什么是静强度分析?

什么是静强度分析?

[拼音]：jingqiangdu fenxi

[外文]：static analysis of structures

研究结构在常温条件下承受载荷的能力，通常简称为强度分析。静强度除研究承载能力外，还包括结构抵抗变形的能力（刚度）和结构在载荷作用下的响应（应力分布、变形形状、屈曲模态等）特性。

静强度研究是飞行器结构强度学科中最早形成的也是最基本的一个方面，又称结构静力研究，包括静强度分析和静强度试验（又称静力试验）。

静强度分析的内容

静强度分析包括下面几个方面的工作。

（1）校核结构的承载能力是否满足强度设计的要求，其准则为：

若强度过剩较多，可以减小结构承力件尺寸。对于带裂纹的结构，由于裂纹尖端存在奇异的应力分布，常规的静强度分析方法已不再适用，已属于疲劳与断裂问题。

（2）校核结构抵抗变形的能力是否满足强度设计的要求，同时为动力分析等提供结构刚度特性数据，这种校核通常在使用载荷下或更小的载荷下进行。

（3）计算和校核杆件、板件、薄壁结构、壳体等在载荷作用下是否会丧失稳定。有空气动力、d性力耦合作用的结构稳定性问题时，则用气动d性力学方法研究。

（4）计算和分析结构在静载荷作用下的应力、变形分布规律和屈曲模态，为其他方面的结构分析提供资料。

静强度分析的内容也可通过静力试验测定或验证。

常规的静强度设计方法

主要采取先设计后分析最后试验验证的方法，可能需要反复几次修改和再分析，有些试验也可与分析交错进行。传统的静强度设计采用工程计算方法，习惯上称为强度计算方法。飞行器结构强度计算的理论基础和一般结构强度计算的理论基础相同，有材料力学、d性力学、结构力学、板壳理论、稳定理论等学科。但由于飞行器结构的特点，飞行器结构强度计算在方法上有以下一些基本特点。

（1）静载荷方法：飞行器的外载荷是复杂变化的，不是静态问题。在静强度研究中，是将各部分的惯性力比拟为静态外载荷。突然作用的动载荷虽然通常会引起结构较大的响应，但可以采用动载荷放大系数加以修正，仍可作为静载荷处理。

（2）设计载荷法：飞行器结构允许发生局部失稳和局部塑性变形，所以在强度校核中不采用一般机械设计中的许用应力法，而采用设计载荷法，其强度准则为：

使用载荷和安全系数由强度规范规定。

（3）线（性）d性方法：计算复杂结构在复杂载荷下的精确应力和进行变形分析是很困难的。静强度校核主要采用线d性方法，对材料塑性和结构局部失稳的影响可用各种系数（如断面减缩系数，塑性系数）加以修正，在分析中还略去结构局部细节的变化（如铆钉孔、断面突变）。

发展趋势

传统的强度计算方法已不能满足需要，各种新方法和新手段正在获得发展。有限元素法正在逐步取代用工程修正系数的半经验的传统方法，已经成为设计中的常规方法。结构分析系统是实现有限元素法数值计算的电子计算机软件包。应用有限元素法和结构分析系统，有可能在具体设计中对复杂结构进行d-塑性分析、非线性分析、最优化分析等，从而取得更符合实际的结果。对于复合材料结构则需要建立新的强度理论、准则和分析方法。