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飞行器结构设计基础习题答案
Prob. 4-1
解:
1．由剪力按刚度分配原理确定刚心
因上下面对称，故刚心的x轴位置在对称轴上；而y轴位置由下式计算：
K1 a = K2 b
K1 = 2(20(12.52 = 6250 cm4
K2 = 2(15(10.02 = 3000 cm4
2、由合力矩定理，平移外载荷并计算肋的支反剪力与剪流，见图1。
M n= P ( (A+a) = 80((30+25.9)=4472 KN.cm
KN/cm
P(a = Q2(B Q1+Q2 = P
Q2 = 25.9 KN Q1= 54.1 KN
3、画出肋的剪力、弯矩图(应由原肋的构件实际作用力图＋支反力来具体画出，双支点外伸梁！)
4、由剪力图上的最大值确定肋腹板厚度(抗剪型板设计，四边简支)
设计载荷：q= (ct =5.1/H1=5.1/25＝0.204 KN/cm
公式： ，K=5.6+
a/b =B/H1=80/25=3.24 K= 5.97, E=70000 MPa
( = 3.3.899=3.4 mm
5、由弯矩的最大值确定肋上下缘条的面积(上缘条受拉、下缘条受压，且力大小相等、方向相反)：
最大弯矩处的缘条内力： N = Mmax/H1 = 2400/25=96 KN
上缘条面积由强度计算确定:
A* (b = N A*=96000(N)/420 (MPa)=228.57 mm2
考虑到连接有效面积的削弱，应取 A*＝228.57/0.9=253.97 mm2
下缘条面积由压杆总体稳定性公式确定：
(两端固支，K=4，注失稳的弯曲方向)
(正方形) A* =
A* = = 516.78 mm2
如按题目给出的受压失稳临界应力值(偏危险)，可得：
A* = 96000/280 = 342.86 mm2
6、前梁腹板的厚度确定：
前梁腹板的剪流：qq = q1+q = 3.404 KN/cm
由公式粗算（不考虑立柱，a很大）
K= 5.6 + = 5.6
mm (因厚度合适，可不考虑安装立柱)
如考虑立柱，其间距取a = b=250 mm, 则 K=9.38
mm
7、后梁腹板的厚度确定：
后梁腹板的剪流：qh = q2 - q = 1.295-1.24= 0.055 KN/cm
＝1 mm
可不再考虑立柱设计 。
Prob. 4-5
注意：载荷譜中给出有的作用次数为小数。
解: 应用线性疲劳损伤累积理论，一块譜的疲劳损伤计算为：
应用疲劳损伤准则，计算损伤等于1时所需的载荷谱块数：
因一块譜代表1000次飞行，故耳片的（平均）疲劳寿命为：
（有50％的破坏概率）
考虑疲劳分散系数，可得耳片的安全疲劳寿命为：
。
Prob.4-7
解1：计算A点的应力强度因子和爆破压强p
由A点的应力强度因子计算公式：
分别计算各量：
线性插值计算椭圆积分在a/c=0.25时的值：
计算：
由材料力学的分析得：
最后得：KI = 1.0919(1.0094(2.0426(
= 51.1702MPa(mm
计算爆破压强：
1）判定满足平面应变断裂条件否？
由判据： (
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