本書是清華大學(xué)航天航空學(xué)院本科生飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)課程的教材。本書作者通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材、專著和其他文獻(xiàn)，并結(jié)合多年來講授相關(guān)固體力學(xué)課程和科研工作的經(jīng)驗(yàn)，編寫了一本《飛行器結(jié)構(gòu)力學(xué)講義》。從2007年春季起，該講義經(jīng)過清華大學(xué)三個(gè)年級(jí)本科生試用，在此過程中不斷修改、補(bǔ)充和完善，最終形成了本教材。
在本書編寫過程中，主要遵循以下幾個(gè)方面的原則：
一、 面向工程、注重建模
本門課程既具有很強(qiáng)的工程背景，又必須闡明很多基本的力學(xué)概念。本書力圖先從工程的觀點(diǎn)介紹這門學(xué)科的發(fā)展歷史、背景知識(shí)以及今后的發(fā)展方向，然后再講解具體的力學(xué)分析方法。教材中的例題和習(xí)題都盡量結(jié)合具體的飛行器結(jié)構(gòu)來選用。由于近代各種CAE（computer aided engineering）軟件已經(jīng)在飛行器結(jié)構(gòu)分析中被廣泛采用，設(shè)計(jì)人員逐漸從繁復(fù)的計(jì)算工作中解放出來； 對(duì)于結(jié)構(gòu)分析工程師來說，在一定的設(shè)計(jì)條件下能夠選擇合理的結(jié)構(gòu)形式、從實(shí)際工程問題中抽象出合理的力學(xué)模型更凸顯其重要性。這就要求學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)，對(duì)工程中常見的各類不同結(jié)構(gòu)（如開口與閉口薄壁桿件，板與殼）承受各種不同載荷的能力與行為融會(huì)貫通、有比較透徹的理解。這些不同構(gòu)件常常同時(shí)在諸如航天器、火箭、飛機(jī)等同一個(gè)工程結(jié)構(gòu)中存在，但在以往傳統(tǒng)的力學(xué)專業(yè)教學(xué)中，這些內(nèi)容往往分屬不同課程，學(xué)生缺乏總體概念，很難將它們互相聯(lián)系與比較，本書力求在這方面具有較鮮明的特色。
二、 強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、注重推導(dǎo)
現(xiàn)有各種結(jié)構(gòu)力學(xué)教材比較注重各種具體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法； 為了使學(xué)生能夠適應(yīng)近代航空航天科技發(fā)展對(duì)于結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的要求，本教材力求闡明基本的力學(xué)概念、假設(shè)和原理，并要求學(xué)生結(jié)合具體結(jié)構(gòu)能自行推導(dǎo)大部分公式。通過這種訓(xùn)練，希望學(xué)生不但知道怎樣求解具體的問題，而且還能從基本原理上領(lǐng)悟這樣做的道理，而不是死記硬背現(xiàn)成的計(jì)算公式，即力求貫徹“授人以魚，不如授之以漁”的教學(xué)原則。
三、 有所取舍、重點(diǎn)突出
飛行器是一個(gè)很廣泛的概念，它包含了飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、飛艇、衛(wèi)星、飛船等多種類別。每種飛行器的運(yùn)行工況、結(jié)構(gòu)形式和材料都不盡相同，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)的具體分析方法也有所區(qū)別。而在大學(xué)里學(xué)習(xí)本門課程的學(xué)生，畢業(yè)以后所投身的工程領(lǐng)域也是多種多樣的。這些龐雜的具體結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容很難在一本書中講透徹，但對(duì)它們進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的基礎(chǔ)知識(shí)是相通的。加之隨著現(xiàn)代數(shù)字模擬技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為這個(gè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力學(xué)的講授必須突出最基本的內(nèi)容、有所取舍。作為一本專業(yè)基礎(chǔ)教材，本書只能以常規(guī)飛行器為例，對(duì)于其中普遍應(yīng)用的金屬桿件、板與殼元件及其組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行敘述，力圖闡明它們的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性方面的基本概念和分析方法，為學(xué)生畢業(yè)后適應(yīng)多種工程對(duì)象結(jié)構(gòu)分析的要求打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

本教材針對(duì)大學(xué)工科高年級(jí)學(xué)生編寫。在學(xué)習(xí)本教材之前，要求學(xué)生先修材料力學(xué)課程； 本書的基礎(chǔ)知識(shí)還涉及彈性力學(xué)的基本微分方程，由于其內(nèi)容可以在很多教科書中找到，不再列入本書。此外，本書也不敘述飛機(jī)、火箭等飛行器的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，這部分內(nèi)容學(xué)生可以在飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。至于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析、有限元方法、疲勞斷裂、振動(dòng)理論以及飛行器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等知識(shí)，學(xué)生可以從相應(yīng)的專業(yè)課程中學(xué)到。而諸如飛艇中的薄膜結(jié)構(gòu)分析，高超音速飛行器的防熱結(jié)構(gòu)分析等這些特殊的問題，學(xué)生可以在工作需要時(shí)進(jìn)行更加深入的學(xué)習(xí)和研究。
基于以上的考慮，全書共分五章（書中帶*號(hào)的章節(jié)可以作為選修內(nèi)容），它們之間的關(guān)系可由下圖表示：
第1章回顧了飛行器結(jié)構(gòu)分析技術(shù)發(fā)展的歷史過程，介紹了飛行器的分類、典型結(jié)構(gòu)、使用工況和使用的材料，并對(duì)飛行器設(shè)計(jì)的整個(gè)過程和思想做了簡(jiǎn)單的描述。通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，希望學(xué)生對(duì)這門學(xué)科的簡(jiǎn)要發(fā)展歷程，它所要解決的工程問題，以及它在整個(gè)飛行器設(shè)計(jì)過程中所處的地位建立一個(gè)整體的印象，并明確這門課程學(xué)習(xí)的目的、意義和相應(yīng)的特點(diǎn)。另外，第1章中列出的參考文獻(xiàn)也有利于今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。
第2章闡述桿件、板與殼這類薄壁元件的基本特點(diǎn)、基本理論假設(shè)以及相應(yīng)的分析方法。由于整個(gè)飛行器結(jié)構(gòu)幾乎都是由這些基本薄壁元件組成的，因此這部分內(nèi)容是整個(gè)課程的基礎(chǔ)。本章中關(guān)于彈性圓環(huán)的分析方法是我們根據(jù)以往的研究工作系統(tǒng)地總結(jié)出來的。本章還闡述了工程中復(fù)雜結(jié)構(gòu)組合截面桿件的分析方法，為讀者對(duì)于飛行器部件進(jìn)行總體的近似分析打下初步基礎(chǔ)。
第3章闡述靜定薄壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析。這部分的內(nèi)容和傳統(tǒng)《結(jié)構(gòu)力學(xué)》教材比較相似，但增加了桿板組合模型方面的內(nèi)容。這些方法曾經(jīng)在飛行器結(jié)構(gòu)分析中發(fā)揮了巨大的作用。雖然它們現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被有限元等數(shù)值分析方法所取代，但是通過這章的學(xué)習(xí)，對(duì)理解結(jié)構(gòu)的傳力特性還是很有幫助的。
第4章從能量角度來進(jìn)行薄壁結(jié)構(gòu)的分析。這既是《彈性力學(xué)》能量原理的自然應(yīng)用，又是有限元等數(shù)值分析方法的基礎(chǔ)。通過該章的學(xué)習(xí)，希望學(xué)生能夠熟悉各種薄壁結(jié)構(gòu)的包括溫度影響在內(nèi)的能量表達(dá)公式，能應(yīng)用能量法來進(jìn)行靜不定結(jié)構(gòu)的分析，并能夠理解有限元等近似計(jì)算方法的基本思想。
第5章講述薄壁結(jié)構(gòu)的彈性靜力穩(wěn)定性分析。闡明穩(wěn)定性問題的基本概念，介紹結(jié)構(gòu)彈性靜力穩(wěn)定性分析的基本方法和各種結(jié)構(gòu)的典型失穩(wěn)形式和特點(diǎn)，并對(duì)飛行器中一些簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的彈性靜力穩(wěn)定性問題給出定量計(jì)算公式。
我們的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，在本教材的基礎(chǔ)上配合相應(yīng)的設(shè)計(jì)和制作實(shí)驗(yàn)會(huì)達(dá)到更好的教學(xué)效果。這部分內(nèi)容可以由教師具體設(shè)計(jì)，不再納入教材內(nèi)容。
本教材的編寫工作得到了清華大學(xué)航空航天學(xué)院和清華大學(xué)出版社的大力支持。清華大學(xué)航空航天學(xué)院學(xué)生航空創(chuàng)新實(shí)踐基地和清華大學(xué)強(qiáng)度與振動(dòng)中心實(shí)驗(yàn)室的各位老師為我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)提出了很好的建議，并提供了場(chǎng)地和設(shè)備方面的支持。任文敏教授給我們提供了大量的國(guó)內(nèi)外資料和習(xí)題。殷雅俊教授為本教材第3章的編寫提供了很好的素材。肖志祥副教授給我們提供了機(jī)身氣動(dòng)載荷分布的計(jì)算結(jié)果。在本教材即將出版之際，作者向所有對(duì)本教材做出貢獻(xiàn)的朋友們表示衷心的感謝！。

由于時(shí)間和編者的水平有限，本教材中不妥之處恐難避免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。


編者
2009年7月于北京清華園