《複合材料及其結構力學》是2022年科學出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：複合材料及其結構力學
- 出版時間：2022年10月1日
- 出版社：科學出版社
- ISBN：9787030723055
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《複合材料及其結構力學》系統全面地闡述了複合材料學、複合材料力學、複合材料結構設計與分析、複合材料損傷、典型空天複合材料結構的力學分析方法與理論。《複合材料及其結構力學》共12章，介紹了複合材料及其組元基本力學行為、簡單層板的巨觀與細觀力學分析、層合板理論、層合板結構力學、複合材料漸近損傷分析方法、空天複合材料結構設計、柔性複合材料結構、熱防護複合材料結構、多功能與智慧型複合材料、不確定性量化及其套用。
圖書目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 001
1.1 複合材料輕量化及其在航空航天領域的典型套用 001
1.2 複合材料功能化及其典型套用 006
1.2.1 熱防護複合材料 006
1.2.2 石墨烯複合材料 009
1.2.3 形狀記憶複合材料 010
1.2.4 柔性電子材料 010
1.3 本章小結 011
第2章 複合材料及其組元基本力學行為 012
2.1 引言 012
2.2 複合材料基本力學特徵 012
2.2.1 複合材料定義 012
2.2.2 複合材料的發展 013
2.2.3 複合材料的分類 014
2.2.4 複合材料的特點 015
2.2.5 複合材料的力學性能 018
2.3 典型增強相及其性能 019
2.3.1 玻璃纖維 020
2.3.2 碳纖維 022
2.3.3 芳綸纖維 024
2.3.4 PBO纖維 024
2.3.5 超高分子量聚乙烯纖維 025
2.4 典型基體及其性能 025
2.4.1 不飽和聚酯樹脂 025
2.4.2 環氧樹脂 026
2.4.3 氰酸酯樹脂 026
2.4.4 雙馬來醯亞胺樹脂 027
2.4.5 聚醯亞胺樹脂 028
2.5 典型界面相及其性能 028
2.5.1 聚合物基複合材料的界面 029
2.5.2 金屬基複合材料的界面 030
2.5.3 陶瓷基複合材料的界面 031
2.6 本章小結 031
課後習題 031
第3章 簡單層板的巨觀力學分析 032
3.1 引言 032
3.2 簡單層板巨觀力學性能 033
3.2.1 簡單層板 033
3.2.2 彈性力學相關知識 033
3.2.3 複合材料的應力應變關係 036
3.3 正交各向異性材料的工程常數及其限制 040
3.3.1 麥克斯韋定理 040
3.3.2 剛度矩陣與柔度矩陣的互逆關係 042
3.3.3 工程彈性常數的限制 042
3.4 正交各向異性材料平面應力問題的應力應變關係 044
3.5 簡單層板任意方向的應力應變關係 048
3.5.1 應力轉軸公式 048
3.5.2 應變轉軸公式 049
3.5.3 任意方向上的應力應變關係 050
3.5.4 剛度不變數 053
3.6 單層複合材料的強度概念 054
3.6.1 各向同性材料強度理論 054
3.6.2 正交各向異性簡單層板強度概念 054
3.7 正交各向異性簡單層板的強度理論 055
3.7.1 *大應力理論 056
3.7.2 *大應變理論 057
3.7.3 Tsai Hill強度理論 057
3.7.4 Tsai Wu張量理論 059
3.8 正交各向異性材料強度理論的發展 060
3.9 本章小結 061
課後習題 061
第4章 簡單層板的細觀力學分析 064
4.1 引言 064
4.2 剛度的材料力學分析方法 066
4.2.1 E1的確定 066
4.2.2 E2的確定 067
4.2.3 ν21的確定 068
4.2.4 G12的確定 069
4.2.5 彈性常數的修正 069
4.3 剛度的彈性力學分析方法 072
4.3.1 彈性力學的極值法 072
4.3.2 精確解 075
4.3.3 Halpin Tsai方程 078
4.4 強度的材料力學分析方法 079
4.4.1 縱向拉伸強度Xt 079
4.4.2 縱向壓縮強度Xc 081
4.4.3 橫向拉伸強度Yt 084
4.4.4 橫向壓縮強度Yc 084
4.4.5 面內剪下強度S 084
4.5 本章小結 084
課後習題 085
第5章 層合板理論 086
5.1 引言 086
5.2 經典層合板理論 088
5.2.1 單層板的應力應變關係 088
5.2.2 層合板的應力應變關係 089
5.2.3 層合板的剛度 091
5.2.4 典型層合板的剛度分析 094
5.3 層合板強度分析方法 100
5.3.1 層合板強度概述 100
5.3.2 層合板剛度退化準則 101
5.3.3 層合板強度分析實例 102
5.4 層合板設計基本準則 106
5.4.1 層合板設計的任務 106
5.4.2 鋪層設計的一般原則 106
5.4.3 層合板設計方法 107
5.5 本章小結 109
課後習題 109
第6章 層合板結構力學 110
6.1 引言 110
6.2 彎曲問題 110
6.2.1 層合平板在橫向載荷作用下的平衡微分方程 110
6.2.2 平衡方程的位移表達形式 113
6.2.3 層合平板的撓度方程 114
6.2.4 邊界條件 115
6.2.5 典型簡支層合板彎曲問題 115
6.3 穩定性問題 120
6.3.1 屈曲方程與邊界條件 121
6.3.2 平面載荷作用下四邊簡支層合板的屈曲 121
6.4 振動問題 126
6.4.1 特殊正交各向異性層合板 126
6.4.2 對稱角鋪設層合板 128
6.4.3 反對稱正交鋪設層合板 129
6.4.4 反對稱角鋪設層合板 130
6.5 本章小結 131
課後習題 131
第7章 複合材料漸近損傷分析方法 132
7.1 引言 132
7.2 損傷的基本概念 133
7.3 材料的含損傷本構關係 134
7.4 複合材料初始損傷判據 137
7.4.1 Hashin初始損傷準則 138
7.4.2 纖維橫向壓縮初始損傷準則 139
7.5 複合材料損傷演化模型 141
7.6 界面損傷模型 144
7.7 複合材料漸近損傷的數值分析過程 145
7.8 周期性邊界條件 146
7.9 複合材料橫向壓縮漸近損傷分析 148
7.10 本章小結 149
課後習題 150
第8章 空天複合材料結構設計方法 151
8.1 引言 151
8.2 複合材料結構設計原則規範 151
8.3 複合材料結構研製流程 152
8.4 設計許用值確定 153
8.5 通用結構設計方法 156
8.5.1 層合板設計方法 156
8.5.2 夾層結構設計方法 157
8.6 損傷容限設計方法 158
8.6.1 門檻值 158
8.6.2 損傷擴展要求 160
8.6.3 剩餘強度要求 160
8.7 複合材料連線 161
8.7.1 複合材料連線方式 161
8.7.2 複合材料膠接連線 161
8.7.3 複合材料機械連線 162
8.8 本章小結 163
課後習題 163
第9章 柔性複合材料結構 164
9.1引言 164
9.2 柔性充氣結構的典型套用 165
9.3 柔性結構力學基礎 167
9.3.1 變形的定義和描述 167
9.3.2 應變的定義和分類 168
9.3.3 應力的定義和分類 168
9.3.4 本構矩陣 169
9.4 柔性結構非線性有限元分析方法 170
9.4.1 膜結構有限元基本方程 170
9.4.2 方程組解法 171
9.4.3 收斂準則 172
9.5 柔性結構的褶皺 172
9.5.1 柔性結構的褶皺狀態 173
9.5.2 褶皺的判定準則 174
9.6 柔性充氣結構的膨脹與彎皺 177
9.6.1 充氣懸臂樑的充壓膨脹變形 177
9.6.2 充氣懸臂樑在彎曲載荷作用下的褶皺分析 179
9.7 柔性充氣薄膜管的展開動力學 183
9.7.1 分段式充氣控制體積法 183
9.7.2 平面運動仿真方法 186
9.8 本章小結 189
課後習題 189
第10章 熱防護複合材料結構 190
10.1 高超聲速技術與熱防護 190
10.2 服役環境特徵與載荷 192
10.2.1 服役熱環境特徵 192
10.2.2 材料/環境耦合效應 193
10.2.3 熱防護設計要求 198
10.3 防熱機制與結構類型 200
10.3.1 熱防護與熱管理機制 200
10.3.2 熱防護典型結構方案 201
10.3.3 太空梭熱防護 203
10.4 熱力耦合分析方法 206
10.4.1 結構熱/力耦合模型 206
10.4. 2複合材料熱結構分析要點 210
10.5 考核與試驗驗證 213
10.5.1 模擬熱、力試驗 213
10.5.2 風洞試驗考核 215
10.5.3 飛行試驗與測試技術 215
10.6 本章小結 217
課後習題 217
第11章 多功能與智慧型複合材料 218
11.1 引言 218
11.2 金剛石製備與套用基礎 218
11.2.1 金剛石的分類和性質 218
11.2.2 金剛石晶體結構 219
11.2.3 金剛石合成方法 221
11.2.4 化學氣相沉積金剛石的套用簡介 223
11.3 形狀記憶聚合物的套用及其熱力學本構關係 224
11.3.1 形狀記憶聚合物的介紹 224
11.3.2 形狀記憶聚合物的本構模型 226
11.3.3 形狀記憶聚合物本構模型驗證 229
11.4 電致活性聚合物套用及其理論框架 232
11.4.1 電致活性聚合物介紹 232
11.4.2 介電彈性體的熱力學理論框架 234
11.4.3 理想介電彈性體的本構關係 237
11.5 本章小結 239
課後習題 239
第12章 不確定性量化及其套用 240
12.1 問題的提出 240
12.1.1 不確定性的概念 241
12.1.2 不確定性的影響 242
12.2 不確定性量化 243
12.2.1 不確定性表征方法 243
12.2.2 不確定性的傳播分析 246
12.2.3 不確定性反問題 250
12.2.4 任意分布的抽樣方法 252
12.3 模型的驗證與確認 253
12.4 在複合材料結構中套用 255
12.4.1 虛擬試驗方法 255
12.4.2 模型更新方法 257
12.5 幾個前沿問題 258
12.6 本章小結 259
課後習題 259
參考文獻 260
