复合材料及其结构力学

定　　价：80 元

丛书名：科学出版社“十四五”普通高等教育本科规划教材-航空宇航科学与技术教材出版工程

• 作者：孟松鹤，王长国等
• 出版时间：2022/10/1
• ISBN：9787030723055
• 出 版 社：科学出版社

• 中图法分类：TB33;TB301.1 
• 页码：280
• 版次：01
• 开本：16

内容简介

书本以航空、航天及国防领域应用的先进复合材料及其结构为主要研究对象，从复合材料的各向异性、非均匀性和可设计性等基本特征出发，系统介绍复合材料概念、特点、发展历程及其在航空航天中的应用情况；重点介绍以层合板刚度和强度为主要对象的宏、细观力学分析方法等，概要介绍了复合材料承载结构设计原则和设计方法；介绍了不确定性量化和验证与确认基本知识，及其在复合材料结构中的应用。

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目 录

目录
丛书序
前言
第1章　绪论　001
1.1　复合材料轻量化及其在航空航天领域的典型应用　001
1.2　复合材料功能化及其典型应用　006
1.2.1　热防护复合材料　006
1.2.2　石墨烯复合材料　009
1.2.3　形状记忆复合材料　010
1.2.4　柔性电子材料　010
1.3　本章小结　011
第2章　复合材料及其组元基本力学行为　012
2.1　引言　012
2.2　复合材料基本力学特征　012
2.2.1　复合材料定义　012
2.2.2　复合材料的发展　013
2.2.3　复合材料的分类　014
2.2.4　复合材料的特点　015
2.2.5　复合材料的力学性能　018
2.3　典型增强相及其性能　019
2.3.1　玻璃纤维　020
2.3.2　碳纤维　022
2.3.3　芳纶纤维　024
2.3.4　PBO纤维　024
2.3.5　超高分子量聚乙烯纤维　025
2.4　典型基体及其性能　025
2.4.1　不饱和聚酯树脂　025
2.4.2　环氧树脂　026
2.4.3　氰酸酯树脂　026
2.4.4　双马来酰亚胺树脂　027
2.4.5　聚酰亚胺树脂　028
2.5　典型界面相及其性能　028
2.5.1　聚合物基复合材料的界面　029
2.5.2　金属基复合材料的界面　030
2.5.3　陶瓷基复合材料的界面　031
2.6　本章小结　031
课后习题　031
第3章　简单层板的宏观力学分析　032
3.1　引言　032
3.2　简单层板宏观力学性能　033
3.2.1　简单层板　033
3.2.2　弹性力学相关知识　033
3.2.3　复合材料的应力应变关系　036
3.3　正交各向异性材料的工程常数及其限制　040
3.3.1　麦克斯韦定理　040
3.3.2　刚度矩阵与柔度矩阵的互逆关系　042
3.3.3　工程弹性常数的限制　042
3.4　正交各向异性材料平面应力问题的应力应变关系　044
3.5　简单层板任意方向的应力应变关系　048
3.5.1　应力转轴公式　048
3.5.2　应变转轴公式　049
3.5.3　任意方向上的应力应变关系　050
3.5.4　刚度不变量　053
3.6　单层复合材料的强度概念　054
3.6.1　各向同性材料强度理论　054
3.6.2　正交各向异性简单层板强度概念　054
3.7　正交各向异性简单层板的强度理论　055
3.7.1　最大应力理论　056
3.7.2　最大应变理论　057
3.7.3　Tsai Hill强度理论　057
3.7.4　Tsai Wu张量理论　059
3.8　正交各向异性材料强度理论的发展　060
3.9　本章小结　061
课后习题　061
第4章　简单层板的细观力学分析　064
4.1　引言　064
4.2　刚度的材料力学分析方法　066
4.2.1　E1的确定　066
4.2.2　E2的确定　067
4.2.3　ν21的确定　068
4.2.4　G12的确定　069
4.2.5　弹性常数的修正　069
4.3　刚度的弹性力学分析方法　072
4.3.1　弹性力学的极值法　072
4.3.2　精确解　075
4.3.3　Halpin Tsai方程　078
4.4　强度的材料力学分析方法　079
4.4.1　纵向拉伸强度Xt　079
4.4.2　纵向压缩强度Xc　081
4.4.3　横向拉伸强度Yt　084
4.4.4　横向压缩强度Yc　084
4.4.5　面内剪切强度S　084
4.5　本章小结　084
课后习题　085
第5章　层合板理论　086
5.1　引言　086
5.2　经典层合板理论　088
5.2.1　单层板的应力应变关系　088
5.2.2　层合板的应力应变关系　089
5.2.3　层合板的刚度　091
5.2.4　典型层合板的刚度分析　094
5.3　层合板强度分析方法　100
5.3.1　层合板强度概述　100
5.3.2　层合板刚度退化准则　101
5.3.3　层合板强度分析实例　102
5.4　层合板设计基本准则　106
5.4.1　层合板设计的任务　106
5.4.2　铺层设计的一般原则　106
5.4.3　层合板设计方法　107
5.5　本章小结　109
课后习题　109
第6章　层合板结构力学　110
6.1　引言　110
6.2　弯曲问题　110
6.2.1　层合平板在横向载荷作用下的平衡微分方程　110
6.2.2　平衡方程的位移表达形式　113
6.2.3　层合平板的挠度方程　114
6.2.4　边界条件　115
6.2.5　典型简支层合板弯曲问题　115
6.3　稳定性问题　120
6.3.1　屈曲方程与边界条件　121
6.3.2　平面载荷作用下四边简支层合板的屈曲　121
6.4　振动问题　126
6.4.1　特殊正交各向异性层合板　126
6.4.2　对称角铺设层合板　128
6.4.3　反对称正交铺设层合板　129
6.4.4　反对称角铺设层合板　130
6.5　本章小结　131
课后习题　131
第7章　复合材料渐近损伤分析方法　132
7.1　引言　132
7.2　损伤的基本概念　133
7.3　材料的含损伤本构关系　134
7.4　复合材料初始损伤判据　137
7.4.1　Hashin初始损伤准则　138
7.4.2　纤维横向压缩初始损伤准则　139
7.5　复合材料损伤演化模型　141
7.6　界面损伤模型　144
7.7　复合材料渐近损伤的数值分析过程　145
7.8　周期性边界条件　146
7.9　复合材料横向压缩渐近损伤分析　148
7.10　本章小结　149
课后习题　150
第8章　空天复合材料结构设计方法　151
8.1　引言　151
8.2　复合材料结构设计原则规范　151
8.3　复合材料结构研制流程　152
8.4　设计许用值确定　153
8.5　通用结构设计方法　156
8.5.1　层合板设计方法　156
8.5.2　夹层结构设计方法　157
8.6　损伤容限设计方法　158
8.6.1　门槛值　158
8.6.2　损伤扩展要求　160
8.6.3　剩余强度要求　160
8.7　复合材料连接　161
8.7.1　复合材料连接方式　161
8.7.2　复合材料胶接连接　161
8.7.3　复合材料机械连接　162
8.8　本章小结　163
课后习题　163
第9章　柔性复合材料结构　164
9.1引言　164
9.2　柔性充气结构的典型应用　165
9.3　柔性结构力学基础　167
9.3.1　变形的定义和描述　167
9.3.2　应变的定义和分类　168
9.3.3　应力的定义和分类　168
9.3.4　本构矩阵　169
9.4　柔性结构非线性有限元分析方法　170
9.4.1　膜结构有限元基本方程　170
9.4.2　方程组解法　171
9.4.3　收敛准则　172
9.5　柔性结构的褶皱　172
9.5.1　柔性结构的褶皱状态　173
9.5.2　褶皱的判定准则　174
9.6　柔性充气结构的膨胀与弯皱　177
9.6.1　充气悬臂梁的充压膨胀变形　177
9.6.2　充气悬臂梁在弯曲载荷作用下的褶皱分析　179
9.7　柔性充气薄膜管的展开动力学　183
9.7.1　分段式充气控制体积法　183
9.7.2　平面运动仿真方法　186
9.8　本章小结　189
课后习题　189
第10章　热防护复合材料结构　190
10.1　高超声速技术与热防护　190
10.2　服役环境特征与载荷　192
10.2.1　服役热环境特征　192
10.2.2　材料/环境耦合效应　193
10.2.3　热防护设计要求　198
10.3　防热机制与结构类型　200
10.3.1　热防护与热管理机制　200
10.3.2　热防护典型结构方案　201
10.3.3　航天飞机热防护　203
10.4　热力耦合分析方法　206
10.4.1　结构热/力耦合模型　206
10.4.　2复合材料热结构分析要点　210
10.5　考核与试验验证　213
10.5.1　模拟热、力试验　213
10.5.2　风洞试验考核　215
10.5.3　飞行试验与测试技术　215
10.6　本章小结　217
课后习题　217
第11章　多功能与智能复合材料　218
11.1　引言　218
11.2　金刚石制备与应用基础　218
11.2.1　金刚石的分类和性质　218
11.2.2　金刚石晶体结构　219
11.2.3　金刚石合成方法　221
11.2.4　化学气相沉积金刚石的应用简介　223
11.3　形状记忆聚合物的应用及其热力学本构关系　224
11.3.1　形状记忆聚合物的介绍　224
11.3.2　形状记忆聚合物的本构模型　226
11.3.3　形状记忆聚合物本构模型验证　229
11.4　电致活性聚合物应用及其理论框架　232
11.4.1　电致活性聚合物介绍　232
11.4.2　介电弹性体的热力学理论框架　234
11.4.3　理想介电弹性体的本构关系　237
11.5　本章小结　239
课后习题　239
第12章　不确定性量化及其应用　240
12.1　问题的提出　240
12.1.1　不确定性的概念　241
12.1.2　不确定性的影响　242
12.2　　不确定性量化　243
12.2.1　不确定性表征方法　243
12.2.2　不确定性的传播分析　246
12.2.3　不确定性反问题　250
12.2.4　任意分布的抽样方法　252
12.3　模型的验证与确认　253
12.4　在复合材料结构中应用　255
12.4.1　虚拟试验方法　255
12.4.2　模型更新方法　257
12.5　几个前沿问题　258
12.6　本章小结　259
课后习题　259
参考文献　260