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1绪论 1

1.1 基本概念 1

1.2 复合材料组分材料 5

1.2.1 包含纳米增强体的增强体材料 9

1.2.2 基体和填充材料 10

1.3 复合材料的结构应用 14

1.4 复合材料的多功能应用 23

1.5 制造工艺 26

1.6 复合材料力学行为要素 34

1.7 材料力学基本方程回顾 36

参考文献 44

2单层板的应力-应变关系 46

2.1 引言 46

2.2 应力-应变关系中的有效模量 47

2.3 应力-应变关系中的对称性 50

2.4 正交各向异性和各向同性的工程常数 56

2.5 特别正交各向异性单层板 60

2.6 一般正交各向异性单层板 63

参考文献 77

3连续纤维增强单层板的有效模量 78

3.1 引言 78

3.2 材料力学基本模型 85

3.2.1 纵向模量 87

3.2.2 横向模量 89

3.2.3 剪切模量和泊松比 91

3.3 改进的材料力学模型 97

3.4 弹性模型 102

3.4.1 有限差分模型 103

3.4.2 有限元模型 105

3.4.3 封闭解和变分模型 109

3.5 半经验模型 110

参考文献 114

4连续纤维增强单层板的强度 117

4.1 引言 117

4.2 多轴强度准则 119

4.2.1 最大应力准则 120

4.2.2 最大应变准则 124

4.2.3 二次交互准则 125

4.3 单层板强度的细观力学模型 137

4.3.1 纵向强度 137

4.3.2 横向强度 143

4.3.3 面内剪切强度 147

4.3.4 多轴强度 148

参考文献 152

5单层板的湿热性能分析 157

5.1 引言 157

5.2 湿热性能退化 159

5.3 湿热效应下单层板的应力-应变关系 169

5.4 湿热性能的细观力学模型 176

参考文献 185

6不连续纤维增强复合材料单层板分析 188

6.1 引言 188

6.2 定向不连续纤维 189

6.2.1 应力和强度分析 190

6.2.2 模量分析 195

6.3 偏轴定向不连续纤维 202

6.3.1 应力和强度分析 202

6.3.2 模量分析 204

6.4 随机取向不连续纤维 210

6.4.1 应力和强度分析 211

6.4.2 模量分析 212

6.5 纳米纤维和纳米管 219

6.5.1 应力和强度分析 221

6.5.2 模量分析 222

6.6 颗粒增强复合材料 225

6.6.1 应力和强度分析 226

6.6.2 模量分析 227

6.7 混杂多层复合材料 230

参考文献 237

7层压板分析 243

7.1 引言 243

7.2 层压梁分析 243

7.2.1 弯曲应力和变形 243

7.2.2 剪切应力和变形 248

7.3 考虑耦合的层压板理论 257

7.4 典型层压板的刚度特征 264

7.4.1 特殊正交各向异性层压板 264

7.4.2 一般正交各向异性层压板 265

7.4.3 对称层压板 265

7.4.4 反对称层压板 266

7.4.5 准各向同性层压板 266

7.5 层压板柔度的推导和使用 273

7.5.1 层压板力-变形方程的逆形式 273

7.5.2 单层板应力和应变的确定 275

7.5.3 层压板工程常数的确定 275

7.5.4 柔度实验值与预测值的比较 278

7.6 层压板湿热效应 285

7.6.1 层压板的湿热退化 286

7.6.2 层压板的湿热应力 286

7.6.3 层压板的有效湿热膨胀系数 288

7.7 层间应力 289

7.8 层压板强度分析 294

7.8.1 面内应力引起的首层破坏及后续破坏 294

7.8.2 层间应力引起的分层 296

7.9 层压板的变形和屈曲 313

7.9.1 横向小变形分析 313

7.9.2 屈曲分析 318

7.10 层压板的设计选型 322

7.11 层压板分析在复合材料结构中的应用 327

7.11.1 复合材料夹层结构 327

7.11.2 复合材料格栅结构 330

参考文献 339

8 粘弹性和动力学特性 344

8.1 引言 344

8.2 复合材料的线性粘弹性特性 347

8.2.1 蠕变和弛豫的玻尔兹曼叠加积分 349

8.2.2 微分方程和弹簧-阻尼模型 353

8.2.3 准弹性分析 361

8.2.4 正弦振荡和复数模量符号 364

8.2.5 弹性-粘弹性对应准则 367

8.2.6 温度和老化的影响 372

8.3 复合材料的动力学性能 386

8.3.1 特殊正交各向异性复合材料杆中的纵向波动和振动 387

8.3.2 复合材料梁的弯曲振动 392

8.3.3 层压板的横向振动 395

8.3.4 复合材料阻尼分析 400

8.4 粘弹性和动态特性的纳米增强 408

参考文献 419

9断裂分析 425

9.1 引言 425

9.2 穿透厚度裂纹的断裂力学分析 425

9.2.1 应力强度因子方法 428

9.2.2 应变能释放率方法 430

9.2.3 虚拟裂纹闭合技术 434

9.3 穿透厚度缺口的应力断裂准则 438

9.4 层间断裂 444

9.5 断裂韧性的纳米增强 452

参考文献 457

10复合材料力学实验 465

10.1 引言 465

10.2 组分材料性能的测试 465

10.2.1 纤维测试 466

10.2.2 树脂基体测试 468

10.2.3 材料体积分数的测量 471

10.3 复合材料基本性能的测试 471

10.3.1 拉伸实验 471

10.3.2 压缩实验 475

10.3.3 剪切实验 479

10.3.4 弯曲实验 484

10.3.5 层间断裂实验 485

10.3.6 纤维/基体界面实验 488

10.3.7 开孔和填充孔实验 489

10.3.8 挤压实验 491

10.3.9 拉脱实验 492

10.4 粘弹性和动力学特性测量 499

10.4.1 蠕变实验 499

10.4.2 振动实验 502

10.5 湿热性能测量 508

10.5.1 玻璃化转变温度实验 508

10.5.2 热膨胀实验 508

10.5.3 吸湿实验 509

参考文献 512

部分参考答案 522

附录A 矩阵的概念与运算 525

附录B 应力平衡方程 533

附录C 应变-位移方程 536

索引 538