《飞行器结构设计》课后答案第3章.docx
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《飞行器结构设计》课后答案第3章
飞机结构设计第三章习题解答
一、一双粱机翼,外翼传到2”肋剖面处的总体力分别力剪力Q=100kN(作用在刚心上),
弯矩M=5X103Kn・m、扭矩Mt=30kN・m。
已知前、后粱的平均剖面抗弯刚度为
Elw=10I0kN・mm'、
EI后=2X10l°kN・血;前、后闭室平均剖面抗扭刚度为KlK=5X10HkN•血,
佥后=1()9kN・mm\
求:
⑴当Lt=Lfe=1500nun时,Q、M、M,在才肋剖面如何分配(题图3.2(a))?
(2)当Ln=3000mm.L&=1500mm时,Q、M、M,•在此剖面又如何分配(题图
(3)
3.2(b))?
(计算扭矩分配时,假设不考虑前、后闭室之间和1=肋对前闭室的影响)。
Q2=6670kg=66.7KN
(3)乩的分配
5M「
Mu=5+10=0.333X3xio3=0.999x10:
kg.m=10KNmMt2=0.667x3x10J=2.001x10:
kg.m=20KNm
Ki+K2=2x10b(9+2.25)=2x10b(°」11+°・889)=1X2x106
Q1=0.Illx10000=1110kg=11.1KN
Q=8890kg=88.9KN
KJIO12
(2)M的分配K>=L=3000=0.333X10”
Ki=1500=1.333x109
Ki+K2=1.666x109
0.333
M,=1・666x5xio5=0.1999x5x105=0.2x5x105=10skgm=1000KN
Ki+K2=8.334xIO7
1.667
Mtl=&334x3xi03=0边x3x10^=o.6xlO3kg.m=6KNm
6.667
叽2=8.334x3xio」=o.8x3x1O3=2.4X10’kg.m=24KNm
2.题图3.3所示两机翼,(a)为单块式,且双梁通过机身,而长桁在机身侧边切断;(b)为单
块式,整个受力翼箱通过机身。
请画出两种情况下a-a.b-b段长桁的力图,并筒要说明
何以如此分布?
3.请画出以下各指定翼肋的力平衡图和力图(题图3.4)。
(1)薄蒙皮双粱式机翼,I肋在气动载荷作用下:
Q)前、后缘未略去,(b)若略去前、后缘的
气动载荷和结构。
m一^^iTTTrnTTK^
(2)该机翼前粱转折处的II助在传递总体弯矩M时所受的裁荷,画出其力平衡图
和力图:
(a)剖面筒化为矩形;(b)剖面上、下为曲线。
(4)薄蒙皮双梁式机翼,III肋后缘受有Y向集中力P。
(5)
机翼外段为双梁式,侧为三梁式,IV肋位于结构布置变化处,画出传总体力时,该肋的力平衡图和力图。
Ar"r
CI
4L
(1)若6不变,只是两闭室面积不同,则q仍相同,扭矩引起的剪力与弯矩同上;但
刚心位置可能变
动,所以多一个扭矩
(2)若6不同,也会引起两闭室扭刚不同,则在分析比时,就会出现Q,\1力。
(6)薄蒙皮双梁式机翼v肋后梁上作用有集中力P”求该肋受P,力时的平衡图
和力图(假设
前、后粱弯曲刚度相等)。
(7)薄蒙皮双粱式机翼VI肋上C点处受有集中力E时的力平衡图和力图.
必二43•h・X+43•h・X
A£A!
L
M『=243•H・2+243•H・AX-Px2•AX
四请画出题图3.5所示各机翼结构中所指定肋的力平衡图和力图。
(1)长桁在机身对称轴处对接的双梁单块式后掠翼,1肋在传递总体力弯矩的过程中所受的载
荷,并画岀力平衡图和力图。
解:
传M时I的力矩图
QIII丨I[I[IIII1TT1
・••此M值很小(两种方法都可以)。
(a)口号肋(单块式普通肋)
(b)请画岀中央翼在作用有反对称总体弯矩时,Il【肋、IV肋的力平衡图和力图。
设左右
机翼通过中央翼连成整体,并在A、B、C、D四点与机身钱接,接头在机翼前、后墙腹板上。
III肋和IV肋的分析
—卜
卜
■
■
A
一
m肋,无裁荷mQ均为零
(3)机翼外段为双梁单块式,侧改为双梁式,画出结构型式交换处的V肋在传递总体力M、
Q、Mi时的力平衡图和力图。
Q
传Q时不起作用;传M时也不起作用。
(4)多墙式机翼在根部用两个固接接头与机身相连,请画出侧肋VI在传递总体力
的剪力Q时,
其力平衡图和力图。
VI肋传Q时
(5)画出图示三梁式后掠翼侧肋VII在传递总体弯矩时,其力平衡图和力图。
如果结构弯矩完全对称,则中间支点无力;否则会有力(载荷也要对称,即M产仏,才可
能R中“)
五・下列各机翼结构蒙皮上均有开口,请画出所指定翼肋在传递总体力时所受的载荷及它们
的力平衡图和力图。
(1)单梁单墙式机翼的I肋。
在Q和M下,I肋不起作用;在汕下,如图所示:
(2)双梁单墙式后掠翼,其中后粱在I【肋处有转折,请画出【I肋的力平衡图和力图。
11
11
(3)双粱单墙式机翼中II[肋在传扭时的力平衡图、力图。
(4)单梁双墙式机翼中IV助在传扭时的力平衡图和力图o
六:
现有一桁条式机身,平尾固定在垂尾上,垂尾与机身的连接如图3.7所示,接头A在yoz
平面为固接,接头B为钱接°尺寸a=0.667m,b=2mc=4m0平尾上受有不对称的Py力,力
作用点距y轴lm,P71=100KN,Py2=50KN,求
(1)此时机身后段的弯矩图此、剪力图Q、•和扭矩图亂。
(2)
画出框B的力平衡图,并用图表示出支反剪流的大小分布规律.桁条布置见图3.7
为P、=P、a+P、2=\50KN
RiX2=工P、x2.667R、=兀*2.667=200.KN
=200.-150=50.^
Mxa=-Pv[x1+代2x1=-50KNm七:
某垂尾为单梁单墙结构,后梁与机身固接,前墙与机身较接。
在机身垂尾连接处的加强框
Mx
有两种布置方案:
(1)两接头连接处均布置有垂直放置的加强框,
(2)沿后梁轴线方向布置一斜框,前墙处布置一垂直框(见题图3.8)0
请分析当垂尾上受有侧向力Pz作用时,在两种方案情况下机身结构分别由哪些构件受载(包含
加强框和其他构件)?
分别画出他们的力平衡图。
假设机身后段为桁条式。
从后方看:
上壁板:
框B上只受有Py力,方向向下。
因为是桁条式机身,q按阶梯形分布
方案I:
框I受有匾和Q”,框II仅作用Qzb
还有弯矩(垂尾的)分量,即址到框I上;还有弥•通过加强板(水平)转
到框I和
框II上。
III
方案II:
则不需要水平加强板,全部到斜框上。
上、下壁板平衡时。
应为
梯形板平衡;
另作为Q则仍作用到框II和斜框上。