飞行器结构强度分析feixingqi jiegou qiangdu fenxistructural strength analysis of flight vehicle

飞行器结构承受载荷和耐受环境能力的分析。飞行器结构必需有足够的强度和刚度，才能保证在反复使用中安全可靠；同时飞行器的结构还应该重量轻、费用低、寿命长和构造简单，以提高其飞行性能，并且便于使用维护。这种相互矛盾的要求在飞行器上体现得十分明显。飞行器结构强度分析包括强度规范及静强度、刚度、稳定性、振动、耐久性、损伤容限、完整性、可靠性和耐环境能力等方面的分析。
历史上曾多次发生因飞行器结构破坏而失事的严重事故，如20世纪30～40年代英国“蛾”号和“鸽”号飞机颤振失事；1954年英国“慧星”号喷气客机连续两次发生的由于疲劳裂纹扩张引起的气密座舱爆炸失事；1969年美国F-111战斗机由于初始缺陷经裂纹扩张引起的机翼脱落失事。事故引起了飞行器设计师对结构强度的极大关注，促进了结构强度分析技术的发展。
结构强度分析技术的发展主要表现在结构强度规范的改进、疲劳断裂控制、使用电子计算机预测、控制结构的特性和重量、复合材料的广泛使用、可靠性设计和耐环境（如动力环境和热环境）能力的研究等方面。
强度规范是飞行器结构强度设计的指令性文件，它对飞行器结构必须满足的载荷和环境条件做出规定，对飞行器的设计、制造、试验和使用等方面提出必须满足的条件和要求。20世纪70年代以来，强度规范的内容已在静强度、疲劳强度、耐久性、损伤容限和可靠性等方面不断地完善和更新。
在疲劳与断裂控制方面，研究在交变载荷作用下结构中裂纹形成、稳定扩展和失稳扩展的规律，进而分析带裂纹结构的剩余强度，估计结构的寿命，研究延长寿命的方法。先后发展了安全寿命设计、破损安全设计和损伤容限设计等几种设计原则，使结构具有良好的耐久性和损伤容限特性。疲劳与断裂控制已由单纯考虑载荷引起的疲劳，发展到考虑环境(如腐蚀、擦伤、蠕变和噪声等)引起的疲劳。
随着计算机技术的发展，以有限元法为基础的结构分析系统已成为当前结构分析的重要工具。由于具有通用性强的优点，结构分析系统成功地应用于大型飞机的结构分析，提高了结构分析的效率和可信度。结构优化设计使过去主要靠经验设计的方式发生极大的改变，可用于选择飞机和结构的主要参数，在短的时间内获得最佳的结构设计方案。计算机辅助一体化设计方法使结构设计与总体设计、气动设计和工艺设计紧密结合，为获得高质量的设计提供了有力的工具。
复合材料比常规金属材料具有更高的比强度和比刚度，还具有进行气动弹性剪裁的特性。采用复合材料结构是提高飞行器性能的有效途径之一，因此复合材料结构设计和分析技术成为结构强度分析的一个分支。
结构可靠性设计直接研究结构破坏概率。这种设计思想更合理、更可靠和更安全，已在飞行器结构强度设计中得到应用。
由于飞行器的特殊环境，结构本身的动力特性和耐环境(如动载荷、冲击、噪声和高温等)能力的研究受到了特殊的重视，因而推动了结构耐环境能力的研究、设计、分析和试验技术的发展。