纖維集合體力學

《纖維集合體力學》是2014年東華大學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：纖維集合體力學
• 作者：顧伯洪、孫寶忠
• 出版社：東華大學出版社
• 出版時間：2014年
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝-膠訂
• ISBN：9787566905475

內容簡介

纖維集合體是由柔性纖維以一定的紡織成型製造方法而形成的結構穩定的紡織品總稱。纖維集合體力學研究各類紡織品在外力場作用下的結構變形和破壞過程。本書在敘述纖維集合體發展歷史的基礎上，介紹纖維集合體的多尺度結構、結構表征指標和力學性質，以材料/結構/性質一體化設計為主線，著重闡述纖維集合體的結構力學分析建模方法、力學性質預測和纖維集合體結構設計。本書涉及的纖維集合體種類包括纖維、平行長絲紗、加捻長絲紗和短纖維紗，二維和三維機織物、針織物、編織物及其增強複合材料，以及非織造布等。本書描述纖維集合體及其力學特徵最佳化設計的詳細體系，進而套用於紡織工藝技術最佳化和纖維集合體複合材料細觀結構設計。

本書適用於紡織科學與工程、紡織材料、以及對非線性柔性有興趣的力學、複合材料等專業的高年級本科生和研究生教學或自學，也可為紡織行業的工程師進行纖維集合體設計提供參考。

作者簡介

顧伯洪，東華大學紡織學院教授，主要研究紡織結構複合材料衝擊動力學、纖維集合體多尺度結構/性能一體化設計，近5年內，在Philosophical Magazine等國際著名期刊上以或通訊作者發表的論文被科學引文索引（SCI）收錄70餘篇，著有《紡織結構複合材料衝擊動力學》，指導的《三維紡織結構複合材料壓縮性能的應變率效應及動態特性分析》獲2009年全國百篇優秀博士學位論文；主持國家自然科學基金項目4項，任《複合材料學報》三屆編委和中國複合材料學會兩屆理事，入選上海市曙光學者計畫和教育部新世紀優秀人才支持計畫。

孫寶忠，紡織材料專業博士，東華大學紡織學院教授；現任東華大學紡織學院高技術紡織品系副主任，輕質結構複合材料研究所副所長；主要研究紡織品結構和性能、輕質結構複合材料製備及力學、纖維集合體構造及力學、材料系統的頻域分析、有限元計算和模擬等，近5年內發表國際SCI期刊論文60餘篇，主持國家自然基金委、教育部、上海市科委、上海市教育發展基金委課題7項，先後獲得“上海市晨光學者”“上海市青年科技啟明星”“全國優秀博士學位論文獎”等榮譽。

圖書目錄

緒論

0.1纖維集合體概念及範疇

0.2纖維集合體分類

0.2.1纖維

0.2.2長絲紗

0.2.3短纖維紗線

0.2.4變形紗

0.2.5機織物

0.2.6針織物

0.2.7非織造布

0.2.8編織物

0.3纖維集合體力學發展歷史沿革

0.3.1機織物幾何結構

0.3.2機織物結構力學

0.3.3非織造布

1連續介質與纖維集合體

1.1連續介質物質構成

1.1.1基本概念

1.1.2基本假設和發展歷史

1.2連續介質及其變形描述

1.2.1應力應變定義

1.2.2物體變形

1.3纖維集合體構成和結構分級

1.4從分子層級模擬纖維

1.4.1構造、結構和性能

1.4.2聚合物形式

1.4.3天然纖維

1.4.4人造纖維

1.4.5無機纖維

1.5纖維結構性能模擬

1.5.1力學回響

1.5.2其他性質

1.6紗線結構性質模擬

1.6.1紗線類型

1.6.2紗線結構

1.6.3紗線力學

1.7織物結構性能模擬

1.7.1機織與針織物結構

1.7.2幾何模型

1.7.3力學模型

1.8總結

2纖維集合體力學基礎

2.1引言

2.2纖維分類

2.3紡織品和紡織複合材料功能

2.4纖維結構建模

2.4.1天然纖維結構建模

2.4.2合成纖維結構

2.5纖維幾何結構統計模型

2.5.1纖維長度分布

2.5.2纖維直徑分布

2.5.3纖維橫截面模型

2.5.4纖維空間形狀建模

2.5.5外觀輪廓建模

2.6單纖維力學性質建模

2.7纖維黏彈性

2.7.1蠕變和鬆弛模型

2.7.2無限單元模型

2.7.3非線性模型

2.7.4溫度依賴性

2.8纖維摩擦性能

2.9纖維集合體模型

2.9.1線性纖維集合體的不均勻性

2.9.2混紡纖維性能

2.9.3纖維集合體結構的力學性能

2.10結論

3纖維摩擦和纖維集合體壓縮性質

3.1纖維摩擦性質

3.1.1引言

3.1.2纖維、金屬和聚合物的結構和性能差異

3.1.3經典摩擦公式

3.1.4纖維摩擦實驗

3.1.5摩擦行為結構模型

3.1.6摩擦常數通用公式和結構

3.1.7摩擦影響因素

3.1.8實驗結果研究

3.1.9法向力下紡織品摩擦性質

3.1.10羊毛纖維摩擦

3.1.11纖維摩擦性質總結

3.2纖維集合體壓縮性質

3.2.1羊毛壓縮性概述——van Wyk壓縮理論

3.2.2纖維集合體壓縮性質模型與數值模擬

4紗線拉伸性質

4.1平行長絲紗

4.2加捻長絲紗

4.2.1應力分析方法

4.2.2長絲紗線斷裂過程特徵

4.3加捻短纖紗

4.3.1短纖維純紡紗

4.3.2短纖維混紡紗

5紗線扭轉性質

5.1纖維扭轉性質

5.1.1纖維扭轉剛度

5.1.2扭轉實驗方法

5.1.3纖維扭轉破壞

5.2長絲紗扭轉性質

5.2.1纖維彎曲對紗線扭轉的影響

5.2.2纖維扭轉對紗線扭矩的影響

5.2.3纖維拉伸對紗線扭矩的影響

5.3短纖紗的扭轉性質

6機織物結構力學模型

6.1機織物結構力學模型意義與目標

6.2機織物力學性質

6.2.1多尺度研究

6.2.2纖維性能

6.3機織物多尺度力學建模

6.3.1幾何模型

6.3.2連續介質力學模型

6.3.3離散法

6.3.4半離散單元

6.4機織物單胞和幾何模型

6.5機織物力學實驗

6.5.1雙軸向拉伸測試

6.5.2面內剪下測試

6.5.3彎曲測試

6.5.4橫向壓縮

6.6機織物單胞變形細觀尺度三維模型

6.6.1本構模型

6.6.2周期性對稱邊界條件

6.6.3雙軸向拉伸

6.6.4面內剪下

6.6.5橫向壓縮

6.6.6滲透率計算

6.7圖像分析：全域數字圖像相關法和X射線斷層掃描

6.7.1全域數字圖像相關法

6.7.2 X射線斷層掃描

6.8結論和展望

7針織物建模與可視化

7.1針織物結構建模目的

7.2針織結構種類

7.3結構尺度

7.4中觀尺度針織物結構單元

7.4.1線圈

7.4.2添紗組織

7.4.3握持組織

7.4.4浮線組織

7.4.5集圈或壓圈

7.4.6移圈組織

7.4.7襯緯組織

7.4.8襯墊組織

7.4.9其他改性結構單元

7.5建模步驟

7.6模型建立

7.6.1輸入數據

7.6.2拓撲生成

7.6.3紗線路徑表示法

7.6.4力學模型

7.6.5紗線接觸

7.6.6紗線截面形態和紗線路徑

7.6.7紗線不勻

7.7後處理

7.7.1紗體繪製

7.7.2可視化

7.8其他類型模型

7.9面料模擬套用領域及發展趨勢

7.10結論

8編織與其他紡織複合材料結構與力學性能

8.1紡織結構複合材料

8.2二維織物

8.2.1直接成型織物

8.2.2機織物

8.2.3緯編針織物

8.2.4經編針織物

8.2.5編織物

8.2.6混雜織物

8.3三維織物

8.3.1三維機織物

8.3.2三維編織織物

8.3.3正交鋪紗織物

8.4剛度/柔度矩陣均勻化計算

8.4.1基體修正法

8.4.2彎曲纖維模型

8.4.3平均剛度法

8.4.4平均柔度法

8.4.5剛度柔度混合法

8.5橋聯模型

8.6數值模型比較

8.6.1與三維正交類複合材料實驗數據對比

8.6.2與二維機織物實驗數據對比

8.7數值模型在有限元分析中的套用

8.7.1傳統有限元分析

8.7.2混雜有限元分析

8.8非單胞方法

9非織造材料結構力學與過濾性質

9.1引言

9.2非織造布結構模型

9.3非織造布中孔徑與孔徑分布模擬

9.3.1孔徑模型

9.3.2孔徑分布模型

9.4拉伸強度

9.4.1拉伸強度各向同性模型

9.4.2小應變下力法模型

9.4.3能量分析方法

9.5非織造布彎曲剛度

9.6非織造布比滲透率模型

9.6.1比滲透率理論模型

9.6.2三維各向異性非織造布的方向滲透率

9.6.3非織造布定向毛細壓力和流體芯吸

9.7熱阻和導熱係數

9.8聲阻

9.8.1理論模型

9.8.2經驗模型

9.9非織造布顆粒過濾性能

9.9.1過濾性能評價

9.9.2過濾機制

9.9.3乾燥空氣過濾過濾效率

9.9.4壓力降

9.10展望和進一步閱讀材料

10織物性能表征與測試

10.1引言

10.2機織物拉伸測試

10.3織物剛度(彎曲)測試

10.4織物剪下測試概念

10.5織物撕裂強力

10.6織物剪下測試方法

10.6.1舌形法(單縫法)

10.6.2梯形法(翼形撕裂法)

10.6.3落擺試驗(Elmendorf裝置)

10.7 Kawabata評價系統KES

10.7.1拉伸性質

10.7.2剪下性能

10.7.3彎曲性能

10.7.4壓縮性能

10.7.5表面性能

10.8 FAST測試系統

10.9織物壓縮性能

10.10織物的變形機理總結

10.11作為複合材料結構增強體的纖維集合體

10.11.1增強聚合物複合材料的疲勞

10.11.2剛性聚合物基複合材料和彈性基複合材料

10.11.3預測試驗的基本知識

10.12層合板的基本力學：在測試中的套用

10.12.1在測試中的套用

10.12.2幾何參數的重要性

10.13三維纖維集合體結構複合材料

10.14更多信息

10.14.1本章提到的ASTM測試方法列表

10.14.2補充閱讀材料

11機織物和柔性複合材料撕裂與頂破

11.1撕裂

11.1.1撕裂性能研究概述

11.1.2柔性複合材料梯形撕裂分析計算模型

11.1.3機織物和柔性複合材料梯形撕裂有限元計算模型實例

11.2頂破

11.2.1頂破性能研究概述

11.2.2柔性複合材料頂破分析計算模型實例

11.2.3機織物和柔性複合材料頂破過程有限元計算實例

12複雜應力狀態

12.1纖維集合體彎曲性質

12.1.1纖維彎曲

12.1.2紗線彎曲

12.1.3織物彎曲

12.2織物懸垂性質

12.2.1懸垂性測試方法

12.2.2織物懸垂變形分析

13三維纖維集合體

13.1三維纖維集合體基本概念

13.2二維預成型體(二維織物)

13.2.1二維機織物

13.2.2二維針織物

13.2.3二維非織造布

13.2.4二維編織物

13.3二維紡織預成型體局限性

13.4三維預成型體(三維織物)

13.4.1三維纖維集合體定義

13.4.2三維織物和二維織物對比

13.4.3三維機織物

13.4.4三維針織物

13.4.5三維編織物

13.4.6三維縫合織物

13.4.7三維非織造布

13.5結論

14紡織品懸垂性與服裝三維建模、模擬以及可視化技術

14.1引言

14.2三維紡織模型回顧

14.2.1幾何模型

14.2.2有限元模型

14.2.3粒子系統

14.3織物力學的自動測量

14.4懸垂性測量與評價

14.5三維質量彈簧模型的關鍵原則

14.5.1質量彈簧系統的一般描述

14.5.2觸碰檢測和反應

14.6織物模擬：優點、缺點與改進建議

14.7實驗結果和討論

14.8套用與實例

14.8.1合成人體的建模和可視化

14.8.2虛擬穿著實驗

14.9結論與展望

15非經典方法

15.1數理統計方法

15.1.1數理統計方法簡介

15.1.2數理統計方法在紡織中的具體套用

15.2灰色理論方法

15.2.1灰色系統

15.2.2灰色關聯分析

15.2.3灰色理論在紡織中的套用實例

15.3人工神經網路方法

15.3.1人工神經網路紡織套用綜述

15.3.2人工神經網路原理

15.3.3人工神經網路在紡織中的套用實例：預測織物拉伸性能

後記