《複合材料破壞與強度》是2018年06月01日科學出版社出版的圖書，作者是黃爭鳴。
基本介紹
- 書名：複合材料破壞與強度
- 作者：黃爭鳴
- ISBN：9787030572530
- 頁數：349
- 定價：149.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2018年06月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書深入淺出地介紹了如何根據組分材料的性能數據，分析計算纖維增強複合材料的破壞和強度。內容包括：預備知識、內應力計算、彈性性能預報、多達14種細觀力學模型的精度對比、基體應力集中係數、破壞判據和單向複合材料強度、層合板的破壞和強度分析、界面開裂判定、基體原始性能測定、熱應力計算與塑性理論等。讀者只需具備材料力學、初等微積分、矩陣運算及復變數的基礎知識，並熟悉Excel工具即可。作者仿材料力學的做法，通過封閉解析公式，將複合材料的各種破壞特性與所受外載相連，使得任意載荷下的複合材料強度都可以藉助Excel工具計算得到。
圖書目錄
目錄
前言
第1章 預備知識 1
1.1 複合材料 1
1.2 矩陣運算 4
1.3 Hooke 定律 6
1.3.1 各向同性材料的柔度矩陣 9
1.3.2 橫觀各向同性材料的柔度矩陣 9
1.3.3 正交各向異性材料的柔度矩陣 10
1.3.4 平面柔度矩陣 12
1.4 複雜應力狀態的拉壓判據 13
1.5 基本假設 14
1.6 均質化、特徵體元與主軸坐標 15
1.7 夾雜問題 18
1.8 混合率模型 20
1.8.1 軸向載入 21
1.8.2 橫向載入 22
1.8.3 面內剪下載入 22
1.8.4 混合率模型公式 23
1.9 Chamis模型 23
1.10 坐標變換 25
1.11 剪應力正方向 31
1.12 偏軸模量 34
1.13 破壞與強度分析步驟 37
習題 38
第2章 內應力計算 43
2.1 基本方程 43
2.2 Eshelby等效夾雜 47
2.2.1 問題描述 48
2.2.2 Eshelby張量 49
2.2.3 等效夾雜法 52
2.3 Mori-Tanaka模型 53
2.4 同心圓柱模型 56
2.5 橋聯模型 62
2.5.1 橋聯矩陣的特徵 63
2.5.2 展開係數的確定 64
2.6 平面內應力公式 68
習題 73
第3章 單向複合材料的彈性性能 76
3.1 橋聯模型公式 76
3.1.1 軸向拉伸載荷作用 76
3.1.2 橫向拉伸載荷作用 77
3.1.3 軸向剪下載荷作用 78
3.1.4 模量公式 79
3.2 Mori-Tanaka-Eshelby模型公式 80
3.3 Eshelby模型公式 82
3.4 自洽模型公式 82
3.5 廣義自洽模型公式 84
3.6 其他解析/近似模型公式 85
3.6.1 修正的混合率模型公式 85
3.6.2 Halpin-Tsai模型公式 86
3.6.3 Hill-Hashin-Christensen-Lo模型公式 86
3.7 離散解方法 88
3.7.1 有限單元法 88
3.7.2 有限體積法 90
3.7.3 廣義胞元法 92
3.8 精度對比 93
3.9 三相及更多相複合材料的彈性性能計算 105
習題 109
第4章 基體的應力集中係數 112
4.1 背景 112
4.2 橫向載荷下的應力場 114
4.3 應力集中係數的定義 115
4.4 橫向壓縮破壞面 117
4.5 橫向拉、壓、剪下應力集中係數 122
4.6 軸向剪下應力集中係數 124
4.7 軸向拉壓問題 126
4.8 橫向雙軸載荷下的應力集中係數 127
4.9 基體的真實應力 130
習題 134
第5章 破壞判據與單向複合材料強度 137
5.1 引言 137
5.2 廣義最大正應力破壞判據 138
5.3 莫爾定律與終極破壞判據 140
5.4 最大應力破壞判據 152
5.5 Tsai-Wu破壞判據 152
5.6 單軸載荷強度公式 155
5.6.1 軸向拉壓強度公式 155
5.6.2 橫向拉壓強度公式 156
5.6.3 軸向剪下強度公式 157
5.6.4 橫向剪下強度公式 157
5.6.5 簡化的強度公式 158
5.7 強度的計算精度問題 159
5.8 其他模型的強度公式、精度對比 162
5.9 軸向壓縮強度與纖維壓縮破壞 174
5.10 複雜載荷下的強度計算 186
5.10.1 偏軸強度 187
5.10.2 強度譜 188
5.10.3 三維強度 190
5.11 軸向強度的修正 192
習題 194
第6章 層合板剛度和強度 200
6.1 鋪排角與整體坐標 200
6.2 經典層合板理論 202
6.2.1 基本假設 202
6.2.2 幾何方程 202
6.2.3 物理方程 203
6.2.4 平衡方程 204
6.3 層合板剛度計算 208
6.3.1 對稱層合板剛度 208
6.3.2 反對稱層合板剛度 211
6.3.3 面內剛度與等效模量 213
6.4 增量格式與內應力計算 216
6.5 層合板強度 218
6.5.1 單層板破壞 218
6.5.2 致命與非致命破壞 220
6.5.3 剛度衰減 222
6.5.4 極限強度 223
6.6 彎曲強度 237
6.7 擬三維層合板理論 243
習題 256
第7章 若干專題 260
7.1 界面開裂問題 260
7.2 界面開裂後的基體橫向拉伸應力集中係數 261
7.2.1 基體中的應力 262
7.2.2 積分運算 265
7.2.3 開裂角 270
7.3 界面何時開裂 276
7.4 界面開裂對其他應力集中係數的影響 283
7.5 樹脂基體的原始強度實驗 288
7.6 纖維的壓縮強度與複合材料的壓縮實驗 293
第8章 熱應力問題 295
8.1 引言 295
8.2 單向複合材料的熱-力學方程 295
8.3 單向複合材料的熱應力計算 297
8.4 層合板的熱應力計算 300
8.5 熱-機械耦合載荷下層合板中的內應力分析 305
8.5.1 層合板應變與曲率增量 305
8.5.2 單層板在局部 (主軸) 坐標下分擔的應力增量 307
8.5.3 纖維和基體的均值內應力增量 308
8.5.4 纖維和基體的真實內應力 308
8.6 熱應力計算的精度問題 310
第9章 複合材料的塑性性能 311
9.1 Prandtl-Reuss彈-塑性理論 311
9.2 二維 Prandtl-Reuss本構方程 317
9.3 莫爾屈服準則與最早屈服面 319
9.3.1 平面應力下的屈服準則 320
9.3.2 三維應力下的屈服準則 322
9.4 雙參數塑性理論 324
9.5 彈-塑性橋聯矩陣 326
9.5.1 橋聯矩陣的因變數 328
9.5.2 橋聯矩陣的自變數 329
9.5.3 平面彈-塑性橋聯矩陣公式 331
9.6 複合材料的非線性性能計算 332
9.7 人工初應變 340
參考文獻 342
前言
第1章 預備知識 1
1.1 複合材料 1
1.2 矩陣運算 4
1.3 Hooke 定律 6
1.3.1 各向同性材料的柔度矩陣 9
1.3.2 橫觀各向同性材料的柔度矩陣 9
1.3.3 正交各向異性材料的柔度矩陣 10
1.3.4 平面柔度矩陣 12
1.4 複雜應力狀態的拉壓判據 13
1.5 基本假設 14
1.6 均質化、特徵體元與主軸坐標 15
1.7 夾雜問題 18
1.8 混合率模型 20
1.8.1 軸向載入 21
1.8.2 橫向載入 22
1.8.3 面內剪下載入 22
1.8.4 混合率模型公式 23
1.9 Chamis模型 23
1.10 坐標變換 25
1.11 剪應力正方向 31
1.12 偏軸模量 34
1.13 破壞與強度分析步驟 37
習題 38
第2章 內應力計算 43
2.1 基本方程 43
2.2 Eshelby等效夾雜 47
2.2.1 問題描述 48
2.2.2 Eshelby張量 49
2.2.3 等效夾雜法 52
2.3 Mori-Tanaka模型 53
2.4 同心圓柱模型 56
2.5 橋聯模型 62
2.5.1 橋聯矩陣的特徵 63
2.5.2 展開係數的確定 64
2.6 平面內應力公式 68
習題 73
第3章 單向複合材料的彈性性能 76
3.1 橋聯模型公式 76
3.1.1 軸向拉伸載荷作用 76
3.1.2 橫向拉伸載荷作用 77
3.1.3 軸向剪下載荷作用 78
3.1.4 模量公式 79
3.2 Mori-Tanaka-Eshelby模型公式 80
3.3 Eshelby模型公式 82
3.4 自洽模型公式 82
3.5 廣義自洽模型公式 84
3.6 其他解析/近似模型公式 85
3.6.1 修正的混合率模型公式 85
3.6.2 Halpin-Tsai模型公式 86
3.6.3 Hill-Hashin-Christensen-Lo模型公式 86
3.7 離散解方法 88
3.7.1 有限單元法 88
3.7.2 有限體積法 90
3.7.3 廣義胞元法 92
3.8 精度對比 93
3.9 三相及更多相複合材料的彈性性能計算 105
習題 109
第4章 基體的應力集中係數 112
4.1 背景 112
4.2 橫向載荷下的應力場 114
4.3 應力集中係數的定義 115
4.4 橫向壓縮破壞面 117
4.5 橫向拉、壓、剪下應力集中係數 122
4.6 軸向剪下應力集中係數 124
4.7 軸向拉壓問題 126
4.8 橫向雙軸載荷下的應力集中係數 127
4.9 基體的真實應力 130
習題 134
第5章 破壞判據與單向複合材料強度 137
5.1 引言 137
5.2 廣義最大正應力破壞判據 138
5.3 莫爾定律與終極破壞判據 140
5.4 最大應力破壞判據 152
5.5 Tsai-Wu破壞判據 152
5.6 單軸載荷強度公式 155
5.6.1 軸向拉壓強度公式 155
5.6.2 橫向拉壓強度公式 156
5.6.3 軸向剪下強度公式 157
5.6.4 橫向剪下強度公式 157
5.6.5 簡化的強度公式 158
5.7 強度的計算精度問題 159
5.8 其他模型的強度公式、精度對比 162
5.9 軸向壓縮強度與纖維壓縮破壞 174
5.10 複雜載荷下的強度計算 186
5.10.1 偏軸強度 187
5.10.2 強度譜 188
5.10.3 三維強度 190
5.11 軸向強度的修正 192
習題 194
第6章 層合板剛度和強度 200
6.1 鋪排角與整體坐標 200
6.2 經典層合板理論 202
6.2.1 基本假設 202
6.2.2 幾何方程 202
6.2.3 物理方程 203
6.2.4 平衡方程 204
6.3 層合板剛度計算 208
6.3.1 對稱層合板剛度 208
6.3.2 反對稱層合板剛度 211
6.3.3 面內剛度與等效模量 213
6.4 增量格式與內應力計算 216
6.5 層合板強度 218
6.5.1 單層板破壞 218
6.5.2 致命與非致命破壞 220
6.5.3 剛度衰減 222
6.5.4 極限強度 223
6.6 彎曲強度 237
6.7 擬三維層合板理論 243
習題 256
第7章 若干專題 260
7.1 界面開裂問題 260
7.2 界面開裂後的基體橫向拉伸應力集中係數 261
7.2.1 基體中的應力 262
7.2.2 積分運算 265
7.2.3 開裂角 270
7.3 界面何時開裂 276
7.4 界面開裂對其他應力集中係數的影響 283
7.5 樹脂基體的原始強度實驗 288
7.6 纖維的壓縮強度與複合材料的壓縮實驗 293
第8章 熱應力問題 295
8.1 引言 295
8.2 單向複合材料的熱-力學方程 295
8.3 單向複合材料的熱應力計算 297
8.4 層合板的熱應力計算 300
8.5 熱-機械耦合載荷下層合板中的內應力分析 305
8.5.1 層合板應變與曲率增量 305
8.5.2 單層板在局部 (主軸) 坐標下分擔的應力增量 307
8.5.3 纖維和基體的均值內應力增量 308
8.5.4 纖維和基體的真實內應力 308
8.6 熱應力計算的精度問題 310
第9章 複合材料的塑性性能 311
9.1 Prandtl-Reuss彈-塑性理論 311
9.2 二維 Prandtl-Reuss本構方程 317
9.3 莫爾屈服準則與最早屈服面 319
9.3.1 平面應力下的屈服準則 320
9.3.2 三維應力下的屈服準則 322
9.4 雙參數塑性理論 324
9.5 彈-塑性橋聯矩陣 326
9.5.1 橋聯矩陣的因變數 328
9.5.2 橋聯矩陣的自變數 329
9.5.3 平面彈-塑性橋聯矩陣公式 331
9.6 複合材料的非線性性能計算 332
9.7 人工初應變 340
參考文獻 342
