2025年大學(xué)《航空運(yùn)動(dòng)》專業(yè)題庫——航空器航空航天結(jié)構(gòu)分析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在拉伸試驗(yàn)中，試樣斷裂時(shí)承受的最大載荷除以試樣原橫截面積，稱為（）。A.應(yīng)變B.應(yīng)力C.彈性模量D.疲勞極限2.構(gòu)件在不受外力作用的情況下，其任意截面上的內(nèi)力為零，這種狀態(tài)稱為（）。A.平衡B.穩(wěn)定C.變形D.破壞3.梁彎曲時(shí)，其中性軸上的纖維應(yīng)變等于（）。A.零B.最大C.最小D.無法確定4.在純彎曲梁中，梁的凸邊纖維處于（）狀態(tài)。A.拉伸B.壓縮C.拉伸和壓縮D.剪切5.壓桿失穩(wěn)是指壓桿在軸向壓力作用下，突然發(fā)生（）的現(xiàn)象。A.強(qiáng)度破壞B.疲勞破壞C.彈性變形D.彈塑性屈曲6.對于脆性材料，其強(qiáng)度指標(biāo)通常用（）來衡量。A.屈服強(qiáng)度B.抗拉強(qiáng)度C.延伸率D.硬度7.在航空結(jié)構(gòu)中，復(fù)合材料常用于制造（）部件，以減輕重量。A.機(jī)身B.機(jī)翼C.起落架D.以上都是8.材料在循環(huán)載荷作用下，發(fā)生（）直至斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞。A.彈性變形B.塑性變形C.突然斷裂D.慢速蠕變9.有限元法（FEM）是一種將復(fù)雜結(jié)構(gòu)離散為（）來求解結(jié)構(gòu)響應(yīng)的數(shù)值方法。A.微小單元B.連續(xù)體C.點(diǎn)D.線10.航空運(yùn)動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)之一是（）。A.盡可能降低成本B.盡可能增加剛度C.在滿足性能的前提下，實(shí)現(xiàn)輕量化D.盡可能使用新型材料二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題后的橫線上）1.應(yīng)力是描述構(gòu)件受力狀態(tài)的物理量，它表示單位面積上的__________。2.應(yīng)變是描述構(gòu)件變形程度的物理量，它表示構(gòu)件的相對__________或__________。3.梁的剪力圖和彎矩圖是進(jìn)行梁的__________和__________分析的重要工具。4.影響壓桿穩(wěn)定性的主要因素有壓桿的__________、材料性質(zhì)和支承條件。5.復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)包括高強(qiáng)度、高模量、低密度、良好的__________和抗疲勞性能。6.疲勞破壞通常起源于構(gòu)件表面的__________或內(nèi)部缺陷。7.結(jié)構(gòu)分析中，安全系數(shù)是設(shè)計(jì)載荷與許用載荷的__________。8.航空運(yùn)動(dòng)器機(jī)翼通常采用__________結(jié)構(gòu)形式，以獲得良好的升力。9.有限元法的基本思想是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的總勢能（或總能量）在離散化后的單元上進(jìn)行__________，然后通過單元之間的相互作用關(guān)系建立全局方程組。10.航空運(yùn)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)完整性是指結(jié)構(gòu)在預(yù)期的使用環(huán)境和載荷作用下，能夠__________完成任務(wù)的能力。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述應(yīng)力與應(yīng)變的基本概念及其之間的關(guān)系。2.簡述梁彎曲時(shí)，橫截面上正應(yīng)力和剪應(yīng)力的分布規(guī)律。3.簡述影響材料疲勞極限的主要因素。4.簡述航空運(yùn)動(dòng)器機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的主要因素。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.一簡支梁長L=4m，受均布載荷q=10kN/m作用，求距左端支座1m處的橫截面上的剪力和彎矩。2.一圓形截面壓桿，直徑d=50mm，長度L=1m，材料為Q235鋼，屈服強(qiáng)度σs=235MPa，比例極限σp=200MPa，彈性模量E=200GPa。求該壓桿的臨界載荷（采用歐拉公式）。3.某航空運(yùn)動(dòng)器部件由鋁合金制成，其許用應(yīng)力[σ]=150MPa，已知該部件承受的靜載荷F=20kN，作用面積A=100mm2。試校核該部件的強(qiáng)度是否滿足要求。五、論述題（15分）試論述航空運(yùn)動(dòng)器結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的重要性及其常用的設(shè)計(jì)方法。試卷答案一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)）1.B(應(yīng)力定義為單位面積上的內(nèi)力)2.A(平衡狀態(tài)指不受外力或外力合為零時(shí)，內(nèi)力為零)3.A(中性軸上纖維應(yīng)變?yōu)榱?，是?jì)算彎曲正應(yīng)變的基準(zhǔn))4.A(純彎曲時(shí)，梁凸邊纖維受拉)5.D(失穩(wěn)是指壓桿突然發(fā)生大幅度彈性變形)6.B(脆性材料強(qiáng)度以抗拉強(qiáng)度衡量，塑性材料以屈服強(qiáng)度衡量)7.D(復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)，廣泛用于機(jī)身、機(jī)翼、起落架等)8.C(疲勞是循環(huán)載荷作用下發(fā)生的突然斷裂)9.A(有限元法核心是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)離散為微小單元)10.C(結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在滿足性能前提下實(shí)現(xiàn)輕量化)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題后的橫線上）1.內(nèi)力2.長度；形狀3.強(qiáng)度；剛度4.長度5.耐腐蝕6.裂紋7.比值8.筋梁式9.積分10.安全可靠三、簡答題（每題5分，共20分）1.應(yīng)力是單位面積上的內(nèi)力，反映構(gòu)件承受載荷的強(qiáng)弱程度。應(yīng)變是構(gòu)件變形程度的度量，可以是長度的相對改變量（正應(yīng)變）或角度的相對改變量（剪應(yīng)變）。應(yīng)力與應(yīng)變成正比關(guān)系，在彈性范圍內(nèi)遵循胡克定律。2.梁彎曲時(shí)，凸邊纖維受拉伸應(yīng)力，應(yīng)力沿截面高度呈線性分布，中性軸處應(yīng)力為零，凹邊纖維受壓縮應(yīng)力，應(yīng)力同樣呈線性分布，靠近中性軸的壓縮應(yīng)力較小。剪應(yīng)力沿截面高度呈拋物線分布，中性軸處最大，上下表面為零。3.材料疲勞極限受材料成分、組織結(jié)構(gòu)、熱處理工藝、應(yīng)力循環(huán)特征、環(huán)境因素（如溫度、腐蝕介質(zhì)）等因素影響。通常，強(qiáng)度越高，疲勞極限越高；脆性材料比塑性材料疲勞極限高；表面光潔度好，缺陷少，疲勞極限高。4.航空運(yùn)動(dòng)器機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需考慮：滿足強(qiáng)度和剛度要求，確保在載荷作用下不失效、不過度變形；實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)，提高有效載荷和燃油效率；保證結(jié)構(gòu)完整性，包括靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、抗沖擊損傷容限等；考慮可制造性、可維護(hù)性及成本控制。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.解：剪力：距左端支座1m處，左側(cè)受均布載荷q*1m=10kN/m*1m=10kN的向下的剪力，右側(cè)受3m長度均布載荷q*3m=10kN/m*3m=30kN的向上的剪力。剪力圖呈三角形，1m處剪力為10kN-30kN=-20kN（向下）。彎矩：距左端支座1m處，左側(cè)彎矩M=0，右側(cè)彎矩M=10kN/m*1m*(1m/2)=5kN·m（左側(cè)受拉，右側(cè)受壓）。答：距左端支座1m處的剪力為-20kN，彎矩為5kN·m。2.解：計(jì)算柔度λ=L/(i),先求回轉(zhuǎn)半徑i。i=sqrt(I/A)=sqrt((πd^4)/(64*πd^2))=d/4=50mm/4=12.5mm。λ=1000mm/12.5mm=80。查表得Q235鋼的歐拉臨界應(yīng)力公式系數(shù)a≈304MPa，b≈1.12MPa。σcr=a-b*λ^2=304-1.12*(80)^2=304-716.8=-412.8MPa（不合理，說明λ>λp，需用經(jīng)驗(yàn)公式）查表得Q235鋼經(jīng)驗(yàn)公式系數(shù)b≈0.43MPa。σcr=b*λ^2=0.43*(80)^2=0.43*6400=2752MPa。臨界載荷Fcr=σcr*A=2752MPa*(π*50^2mm^2/4)=2752*(π*2500/4)N=2752*1963.5N≈5.41MN。答：該壓桿的臨界載荷約為5.41MN。3.解：計(jì)算實(shí)際應(yīng)力σ=F/A=20kN/100mm^2=20000N/100mm^2=200N/mm^2=200MPa。許用應(yīng)力[σ]=150MPa。因?yàn)閷?shí)際應(yīng)力σ=200MPa>許用應(yīng)力[σ]=150MPa，所以強(qiáng)度不滿足要求。答：該部件強(qiáng)度不滿足要求。五、論述題（15分）航空運(yùn)動(dòng)器結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)至關(guān)重要，原因在于：首先，減輕結(jié)構(gòu)重量直接降低飛機(jī)的總重，可增加有效載荷或減少燃油消耗，提高經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)營效率；其次，減輕重量有助于提高機(jī)動(dòng)性能，如加速、爬升率、改出能力等；此外，輕量化設(shè)計(jì)有助于縮短起降距離，降低機(jī)場建設(shè)要求。常用的輕量化設(shè)計(jì)方法包括：選用高強(qiáng)度、高比強(qiáng)度的先進(jìn)材料，如鋁合金、鈦合金、復(fù)