目錄
叢書(shū)序
前言
第1章　緒論　001
1.1　復(fù)合材料輕量化及其在航空航天領(lǐng)域的典型應(yīng)用　001
1.2　復(fù)合材料功能化及其典型應(yīng)用　006
1.2.1　熱防護(hù)復(fù)合材料　006
1.2.2　石墨烯復(fù)合材料　009
1.2.3　形狀記憶復(fù)合材料　010
1.2.4　柔性電子材料　010
1.3　本章小結(jié)　011
第2章　復(fù)合材料及其組元基本力學(xué)行為　012
2.1　引言　012
2.2　復(fù)合材料基本力學(xué)特征　012
2.2.1　復(fù)合材料定義　012
2.2.2　復(fù)合材料的發(fā)展　013
2.2.3　復(fù)合材料的分類(lèi)　014
2.2.4　復(fù)合材料的特點(diǎn)　015
2.2.5　復(fù)合材料的力學(xué)性能　018
2.3　典型增強(qiáng)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(shù)脂　025
2.4.2　環(huán)氧樹(shù)脂　026
2.4.3　氰酸酯樹(shù)脂　026
2.4.4　雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂　027
2.4.5　聚酰亞胺樹(shù)脂　028
2.5　典型界面相及其性能　028
2.5.1　聚合物基復(fù)合材料的界面　029
2.5.2　金屬基復(fù)合材料的界面　030
2.5.3　陶瓷基復(fù)合材料的界面　031
2.6　本章小結(jié)　031
課后習(xí)題　031
第3章　簡(jiǎn)單層板的宏觀(guān)力學(xué)分析　032
3.1　引言　032
3.2　簡(jiǎn)單層板宏觀(guān)力學(xué)性能　033
3.2.1　簡(jiǎn)單層板　033
3.2.2　彈性力學(xué)相關(guān)知識(shí)　033
3.2.3　復(fù)合材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　036
3.3　正交各向異性材料的工程常數(shù)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(guān)系　042
3.3.3　工程彈性常數(shù)的限制　042
3.4　正交各向異性材料平面應(yīng)力問(wèn)題的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　044
3.5　簡(jiǎn)單層板任意方向的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　048
3.5.1　應(yīng)力轉(zhuǎn)軸公式　048
3.5.2　應(yīng)變轉(zhuǎn)軸公式　049
3.5.3　任意方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　050
3.5.4　剛度不變量　053
3.6　單層復(fù)合材料的強(qiáng)度概念　054
3.6.1　各向同性材料強(qiáng)度理論　054
3.6.2　正交各向異性簡(jiǎn)單層板強(qiáng)度概念　054
3.7　正交各向異性簡(jiǎn)單層板的強(qiáng)度理論　055
3.7.1　最大應(yīng)力理論　056
3.7.2　最大應(yīng)變理論　057
3.7.3　Tsai Hill強(qiáng)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(qiáng)度理論的發(fā)展　060
3.9　本章小結(jié)　061
課后習(xí)題　061
第4章　簡(jiǎn)單層板的細(xì)觀(guān)力學(xué)分析　064
4.1　引言　064
4.2　剛度的材料力學(xué)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(shù)的修正　069
4.3　剛度的彈性力學(xué)分析方法　072
4.3.1　彈性力學(xué)的極值法　072
4.3.2　精確解　075
4.3.3　Halpin Tsai方程　078
4.4　強(qiáng)度的材料力學(xué)分析方法　079
4.4.1　縱向拉伸強(qiáng)度Xt　079
4.4.2　縱向壓縮強(qiáng)度Xc　081
4.4.3　橫向拉伸強(qiáng)度Yt　084
4.4.4　橫向壓縮強(qiáng)度Yc　084
4.4.5　面內(nèi)剪切強(qiáng)度S　084
4.5　本章小結(jié)　084
課后習(xí)題　085
第5章　層合板理論　086
5.1　引言　086
5.2　經(jīng)典層合板理論　088
5.2.1　單層板的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　088
5.2.2　層合板的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系　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(qiáng)度分析方法　100
5.3.1　層合板強(qiáng)度概述　100
5.3.2　層合板剛度退化準(zhǔn)則　101
5.3.3　層合板強(qiáng)度分析實(shí)例　102
5.4　層合板設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則　106
5.4.1　層合板設(shè)計(jì)的任務(wù)　106
5.4.2　鋪層設(shè)計(jì)的一般原則　106
5.4.3　層合板設(shè)計(jì)方法　107
5.5　本章小結(jié)　109
課后習(xí)題　109
第6章　層合板結(jié)構(gòu)力學(xué)　110
6.1　引言　110
6.2　彎曲問(wèn)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(dá)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(jiǎn)支層合板彎曲問(wèn)題　115
6.3　穩(wěn)定性問(wèn)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(jiǎn)支層合板的屈曲　121
6.4　振動(dòng)問(wèn)題　126
6.4.1　特殊正交各向異性層合板　126
6.4.2　對(duì)稱(chēng)角鋪設(shè)層合板　128
6.4.3　反對(duì)稱(chēng)正交鋪設(shè)層合板　129
6.4.4　反對(duì)稱(chēng)角鋪設(shè)層合板　130
6.5　本章小結(jié)　131
課后習(xí)題　131
第7章　復(fù)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(gòu)關(guān)系　134
7.4　復(fù)合材料初始損傷判據(jù)　137
7.4.1　Hashin初始損傷準(zhǔn)則　138
7.4.2　纖維橫向壓縮初始損傷準(zhǔn)則　139
7.5　復(fù)合材料損傷演化模型　141
7.6　界面損傷模型　144
7.7　復(fù)合材料漸近損傷的數(shù)值分析過(guò)程　145
7.8　周期性邊界條件　146
7.9　復(fù)合材料橫向壓縮漸近損傷分析　148
7.10　本章小結(jié)　149
課后習(xí)題　150
第8章　空天復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法　151
8.1　引言　151
8.2　復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則規(guī)范　151
8.3　復(fù)合材料結(jié)構(gòu)研制流程　152
8.4　設(shè)計(jì)許用值確定　153
8.5　通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法　156
8.5.1　層合板設(shè)計(jì)方法　156
8.5.2　夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法　157
8.6　損傷容限設(shè)計(jì)方法　158
8.6.1　門(mén)檻值　158
8.6.2　損傷擴(kuò)展要求　160
8.6.3　剩余強(qiáng)度要求　160
8.7　復(fù)合材料連接　161
8.7.1　復(fù)合材料連接方式　161
8.7.2　復(fù)合材料膠接連接　161
8.7.3　復(fù)合材料機(jī)械連接　162
8.8　本章小結(jié)　163
課后習(xí)題　163
第9章　柔性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)　164
9.1引言　164
9.2　柔性充氣結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用　165
9.3　柔性結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)　167
9.3.1　變形的定義和描述　167
9.3.2　應(yīng)變的定義和分類(lèi)　168
9.3.3　應(yīng)力的定義和分類(lèi)　168
9.3.4　本構(gòu)矩陣　169
9.4　柔性結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性有限元分析方法　170
9.4.1　膜結(jié)構(gòu)有限元基本方程　170
9.4.2　方程組解法　171
9.4.3　收斂準(zhǔn)則　172
9.5　柔性結(jié)構(gòu)的褶皺　172
9.5.1　柔性結(jié)構(gòu)的褶皺狀態(tài)　173
9.5.2　褶皺的判定準(zhǔn)則　174
9.6　柔性充氣結(jié)構(gòu)的膨脹與彎皺　177
9.6.1　充氣懸臂梁的充壓膨脹變形　177
9.6.2　充氣懸臂梁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(kāi)動(dòng)力學(xué)　183
9.7.1　分段式充氣控制體積法　183
9.7.2　平面運(yùn)動(dòng)仿真方法　186
9.8　本章小結(jié)　189
課后習(xí)題　189
第10章　熱防護(hù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)　190
10.1　高超聲速技術(shù)與熱防護(hù)　190
10.2　服役環(huán)境特征與載荷　192
10.2.1　服役熱環(huán)境特征　192
10.2.2　材料/環(huán)境耦合效應(yīng)　193
10.2.3　熱防護(hù)設(shè)計(jì)要求　198
10.3　防熱機(jī)制與結(jié)構(gòu)類(lèi)型　200
10.3.1　熱防護(hù)與熱管理機(jī)制　200
10.3.2　熱防護(hù)典型結(jié)構(gòu)方案　201
10.3.3　航天飛機(jī)熱防護(hù)　203
10.4　熱力耦合分析方法　206
10.4.1　結(jié)構(gòu)熱/力耦合模型　206
10.4.　2復(fù)合材料熱結(jié)構(gòu)分析要點(diǎn)　210
10.5　考核與試驗(yàn)驗(yàn)證　213
10.5.1　模擬熱、力試驗(yàn)　213
10.5.2　風(fēng)洞試驗(yàn)考核　215
10.5.3　飛行試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)　215
10.6　本章小結(jié)　217
課后習(xí)題　217
第11章　多功能與智能復(fù)合材料　218
11.1　引言　218
11.2　金剛石制備與應(yīng)用基礎(chǔ)　218
11.2.1　金剛石的分類(lèi)和性質(zhì)　218
11.2.2　金剛石晶體結(jié)構(gòu)　219
11.2.3　金剛石合成方法　221
11.2.4　化學(xué)氣相沉積金剛石的應(yīng)用簡(jiǎn)介　223
11.3　形狀記憶聚合物的應(yīng)用及其熱力學(xué)本構(gòu)關(guān)系　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(gòu)模型　226
11.3.3　形狀記憶聚合物本構(gòu)模型驗(yàn)證　229
11.4　電致活性聚合物應(yīng)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(xué)理論框架　234
11.4.3　理想介電彈性體的本構(gòu)關(guān)系　237
11.5　本章小結(jié)　239
課后習(xí)題　239
第12章　不確定性量化及其應(yīng)用　240
12.1　問(wèn)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(wèn)題　250
12.2.4　任意分布的抽樣方法　252
12.3　模型的驗(yàn)證與確認(rèn)　253
12.4　在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中應(yīng)用　255
12.4.1　虛擬試驗(yàn)方法　255
12.4.2　模型更新方法　257
12.5　幾個(gè)前沿問(wèn)題　258
12.6　本章小結(jié)　259
課后習(xí)題　259
參考文獻(xiàn)　260