余明 王乾平 朱胜利

摘要：对飞机结构典型元件或部件开展等比例静力试验，是飞机结构强度研发的必要手段，对探索结构传载规律及验证结构承载能力具有不可替代的作用。飞机大型化促使结构静力试验代价急剧增加，如果能在静力试验领域引入缩比试验，对节约飞机结构强度研发成本、缩短研发周期具有重要意义。本文以相似三定律为基础，结合量纲分析和方程分析，从理论层面对结构静力相似开展了研究，推导了结构静力相似准则，对不同层级结构静力相似的现象及联系进行了说明，最后通过算例进行了验证。

关键词：相似律；静力相似；结构静力特性；缩比试验；静力学

中图分类号：TB121文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.06.007

在工程实践中通过建立自然对象的缩比模型，对其内在规律进行分析研究是人类认知自然的基本方法之一。1686年，牛顿已经用运动相似来表述其三定理，后来又提出被称为牛顿数的相似准数F/（ρV2l2）。雷诺（Reynolds）对通过不同直径圆管中气流进行层流试验时发现，当试验数vL/γ超过某临界值时，气流会出现湍流现象，该表达式便是著名的雷诺数Re的前身。

直到相似三定理的提出，对相似现象的性质、相似准则、相似判据进行系统地描述，使得相似理论逐渐成为科学的理论。相似三定理用相似准则描述了现象相似，相似准则成为指导缩比模型设计的主要依据。1965年，Kline对通过量纲分析和方程分析两种建立相似准则的方法进行了全面阐述[1-2]。从此通过相似准则建立研究对象的相似模型，逐渐演变发展为相似论的科学方法。……