本書是清華大學航天航空學院本科生飛行器結構力學課程的教材。本書作者通過調(diào)研國內(nèi)外相關教材、專著和其他文獻，并結合多年來講授相關固體力學課程和科研工作的經(jīng)驗，編寫了一本《飛行器結構力學講義》。從2007年春季起，該講義經(jīng)過清華大學三個年級本科生試用，在此過程中不斷修改、補充和完善，最終形成了本教材。
在本書編寫過程中，主要遵循以下幾個方面的原則：
一、 面向工程、注重建模
本門課程既具有很強的工程背景，又必須闡明很多基本的力學概念。本書力圖先從工程的觀點介紹這門學科的發(fā)展歷史、背景知識以及今后的發(fā)展方向，然后再講解具體的力學分析方法。教材中的例題和習題都盡量結合具體的飛行器結構來選用。由于近代各種CAE（computer aided engineering）軟件已經(jīng)在飛行器結構分析中被廣泛采用，設計人員逐漸從繁復的計算工作中解放出來； 對于結構分析工程師來說，在一定的設計條件下能夠選擇合理的結構形式、從實際工程問題中抽象出合理的力學模型更凸顯其重要性。這就要求學生通過本門課程的學習，對工程中常見的各類不同結構（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貫通、有比較透徹的理解。這些不同構件常常同時在諸如航天器、火箭、飛機等同一個工程結構中存在，但在以往傳統(tǒng)的力學專業(yè)教學中，這些內(nèi)容往往分屬不同課程，學生缺乏總體概念，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、 強調(diào)基礎、注重推導
現(xiàn)有各種結構力學教材比較注重各種具體結構的計算方法； 為了使學生能夠適應近代航空航天科技發(fā)展對于結構創(chuàng)新的要求，本教材力求闡明基本的力學概念、假設和原理，并要求學生結合具體結構能自行推導大部分公式。通過這種訓練，希望學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悟這樣做的道理，而不是死記硬背現(xiàn)成的計算公式，即力求貫徹“授人以魚，不如授之以漁”的教學原則。
三、 有所取舍、重點突出
飛行器是一個很廣泛的概念，它包含了飛機、火箭、導彈、飛艇、衛(wèi)星、飛船等多種類別。每種飛行器的運行工況、結構形式和材料都不盡相同，相應的設計要求和結構的具體分析方法也有所區(qū)別。而在大學里學習本門課程的學生，畢業(yè)以后所投身的工程領域也是多種多樣的。這些龐雜的具體結構分析內(nèi)容很難在一本書中講透徹，但對它們進行結構力學分析的基礎知識是相通的。加之隨著現(xiàn)代數(shù)字模擬技術的飛速發(fā)展，數(shù)字化設計已經(jīng)成為這個行業(yè)技術發(fā)展的必然趨勢，對于傳統(tǒng)的結構力學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)基礎教材，本書只能以常規(guī)飛行器為例，對于其中普遍應用的金屬桿件、板與殼元件及其組合結構進行敘述，力圖闡明它們的強度、變形和穩(wěn)定性方面的基本概念和分析方法，為學生畢業(yè)后適應多種工程對象結構分析的要求打下扎實的基礎。

本教材針對大學工科高年級學生編寫。在學習本教材之前，要求學生先修材料力學課程； 本書的基礎知識還涉及彈性力學的基本微分方程，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、火箭等飛行器的結構細節(jié)，這部分內(nèi)容學生可以在飛行器結構設計課程中進行學習。至于復合材料結構分析、有限元方法、疲勞斷裂、振動理論以及飛行器結構優(yōu)化設計等知識，學生可以從相應的專業(yè)課程中學到。而諸如飛艇中的薄膜結構分析，高超音速飛行器的防熱結構分析等這些特殊的問題，學生可以在工作需要時進行更加深入的學習和研究。
基于以上的考慮，全書共分五章（書中帶*號的章節(jié)可以作為選修內(nèi)容），它們之間的關系可由下圖表示：
第1章回顧了飛行器結構分析技術發(fā)展的歷史過程，介紹了飛行器的分類、典型結構、使用工況和使用的材料，并對飛行器設計的整個過程和思想做了簡單的描述。通過這部分內(nèi)容的學習，希望學生對這門學科的簡要發(fā)展歷程，它所要解決的工程問題，以及它在整個飛行器設計過程中所處的地位建立一個整體的印象，并明確這門課程學習的目的、意義和相應的特點。另外，第1章中列出的參考文獻也有利于今后進一步學習相關知識。
第2章闡述桿件、板與殼這類薄壁元件的基本特點、基本理論假設以及相應的分析方法。由于整個飛行器結構幾乎都是由這些基本薄壁元件組成的，因此這部分內(nèi)容是整個課程的基礎。本章中關于彈性圓環(huán)的分析方法是我們根據(jù)以往的研究工作系統(tǒng)地總結出來的。本章還闡述了工程中復雜結構組合截面桿件的分析方法，為讀者對于飛行器部件進行總體的近似分析打下初步基礎。
第3章闡述靜定薄壁結構的內(nèi)力分析。這部分的內(nèi)容和傳統(tǒng)《結構力學》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)在飛行器結構分析中發(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，但是通過這章的學習，對理解結構的傳力特性還是很有幫助的。
第4章從能量角度來進行薄壁結構的分析。這既是《彈性力學》能量原理的自然應用，又是有限元等數(shù)值分析方法的基礎。通過該章的學習，希望學生能夠熟悉各種薄壁結構的包括溫度影響在內(nèi)的能量表達公式，能應用能量法來進行靜不定結構的分析，并能夠理解有限元等近似計算方法的基本思想。
第5章講述薄壁結構的彈性靜力穩(wěn)定性分析。闡明穩(wěn)定性問題的基本概念，介紹結構彈性靜力穩(wěn)定性分析的基本方法和各種結構的典型失穩(wěn)形式和特點，并對飛行器中一些簡單結構的彈性靜力穩(wěn)定性問題給出定量計算公式。
我們的教學經(jīng)驗表明，在本教材的基礎上配合相應的設計和制作實驗會達到更好的教學效果。這部分內(nèi)容可以由教師具體設計，不再納入教材內(nèi)容。
本教材的編寫工作得到了清華大學航空航天學院和清華大學出版社的大力支持。清華大學航空航天學院學生航空創(chuàng)新實踐基地和清華大學強度與振動中心實驗室的各位老師為我們的實驗教學環(huán)節(jié)提出了很好的建議，并提供了場地和設備方面的支持。任文敏教授給我們提供了大量的國內(nèi)外資料和習題。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身氣動載荷分布的計算結果。在本教材即將出版之際，作者向所有對本教材做出貢獻的朋友們表示衷心的感謝！。

由于時間和編者的水平有限，本教材中不妥之處恐難避免，敬請讀者批評指正。


編者
2009年7月于北京清華園