技術

[拼音]：jingqiangdu fenxi

[英文]：static analysis of structures

研究結構在常溫條件下承受載荷的能力，通常簡稱為強度分析。靜強度除研究承載能力外，還包括結構抵抗變形的能力（剛度）和結構在載荷作用下的響應（應力分佈、變形形狀、屈曲模態等）特性。

靜強度研究是飛行器結構強度學科中最早形成的也是最基本的一個方面，又稱結構靜力研究，包括靜強度分析和靜強度試驗（又稱靜力試驗）。

靜強度分析的內容

靜強度分析包括下面幾個方面的工作。

（1）校核結構的承載能力是否滿足強度設計的要求，其準則為：

若強度過剩較多，可以減小結構承力件尺寸。對於帶裂紋的結構，由於裂紋尖端存在奇異的應力分佈，常規的靜強度分析方法已不再適用，已屬於疲勞與斷裂問題。

（2）校核結構抵抗變形的能力是否滿足強度設計的要求，同時為動力分析等提供結構剛度特性資料，這種校核通常在使用載荷下或更小的載荷下進行。

（3）計算和校核杆件、板件、薄壁結構、殼體等在載荷作用下是否會喪失穩定。有空氣動力、彈性力耦合作用的結構穩定性問題時，則用氣動彈性力學方法研究。

（4）計算和分析結構在靜載荷作用下的應力、變形分佈規律和屈曲模態，為其他方面的結構分析提供資料。

靜強度分析的內容也可通過靜力試驗測定或驗證。

常規的靜強度設計方法

主要採取先設計後分析最後試驗驗證的方法，可能需要反覆幾次修改和再分析，有些試驗也可與分析交錯進行。傳統的靜強度設計採用工程計算方法，習慣上稱為強度計算方法。飛行器結構強度計算的理論基礎和一般結構強度計算的理論基礎相同，有材料力學、彈性力學、結構力學、板殼理論、穩定理論等學科。但由於飛行器結構的特點，飛行器結構強度計算在方法上有以下一些基本特點。

（1）靜載荷方法：飛行器的外載荷是複雜變化的，不是靜態問題。在靜強度研究中，是將各部分的慣性力比擬為靜態外載荷。突然作用的動載荷雖然通常會引起結構較大的響應，但可以採用動載荷放大係數加以修正，仍可作為靜載荷處理。

（2）設計載荷法：飛行器結構允許發生區域性失穩和區域性塑性變形，所以在強度校核中不採用一般機械設計中的許用應力法，而採用設計載荷法，其強度準則為：

使用載荷和安全係數由強度規範規定。

（3）線（性）彈性方法：計算複雜結構在複雜載荷下的精確應力和進行變形分析是很困難的。靜強度校核主要採用線彈性方法，對材料塑性和結構區域性失穩的影響可用各種係數（如斷面減縮係數，塑性係數）加以修正，在分析中還略去結構區域性細節的變化（如鉚釘孔、斷面突變）。

發展趨勢

傳統的強度計算方法已不能滿足需要，各種新方法和新手段正在獲得發展。有限元素法正在逐步取代用工程修正係數的半經驗的傳統方法，已經成為設計中的常規方法。結構分析系統是實現有限元素法數值計算的電子計算機軟體包。應用有限元素法和結構分析系統，有可能在具體設計中對複雜結構進行彈-塑性分析、非線性分析、最優化分析等，從而取得更符合實際的結果。對於複合材料結構則需要建立新的強度理論、準則和分析方法。