复合材料结构设计PDF电子书下载

目录 1

0　概论 1

1　单层板的刚度与强度 2

1.1 引言 2

1.1.1　单层板及其主方向 2

1.1.2　应力 3

1.1.3　应变 3

1.2　单层板的正轴刚度 4

1.2.1　单层板的正轴应力-应变关系 4

1.2.2　模量与柔量的对称性 8

1.2.3　几种典型复合材料单层的正轴刚度参数 10

1.3　单层板的偏轴刚度 11

1.3.1　应力转换与应变转换 11

1.3.2　单层板的偏轴模量 16

1.3.3　单层板的偏轴柔量 19

1.3.4　单层板的偏轴工程弹性常数 22

1.4.1　单层板强度的概念 31

1.4　单层板的强度 31

1.4.2　最大应力准则和最大应变准则 32

1.4.3　蔡希尔（Tsai-Hi1l）强度准则 33

1.4.4　蔡-吴（Tasi-Wu）张量多项式准则 34

1.4.5　单层板强度的方向性及各种强度准则的比较 40

1.4.6　单层板的强度比方程 42

2　单层板的细观力学分析 45

2.1　引言 45

2.2　复合材料的密度及各相的含量 46

2.3　用材料力学方法预测单向单层板的弹性常数 47

2.3.1　串联模型的弹性常数 48

2.3.2　并联模型的弹性常数 51

2.3.3　植村-山胁的经验公式 53

2.4　用半经验公式法预测单向单层板的弹性常数 54

2.4.1　韩（Hahn）的半经验公式 54

2.4.2　哈尔平-蔡（Halpin-Tsai）的半经验公式 57

2.5　复合材料单层基本强度的预测 58

2.5.1　纵向拉伸强度Xt 58

2.5.2　纵向压缩强度Xc 60

2.6　织物复合材料力学性能的预测 61

2.7　短纤维复合材料的细观力学分析 62

2.7.1　应力传递理论 63

2.7.2　单向短纤维复合材料的弹性模量和强度 64

2.7.3　平面随机取向短纤维复合材料的弹性模量和强度 66

3　层合板的刚度与强度 68

3.1 引言 68

3.2　对称层合板的面内刚度 70

3.2.1　面内力-面内应变关系 70

3.2.2　对称层合板的面内工程弹性常数 72

3.2.3　面内模量的计算 73

3.2.4　几种典型对称层合板的面内模量 74

3.3　一般层合板的刚度 82

3.3.1　一般层合板的内力-应变关系 82

3.3.2　对称层合板的弯曲刚度 88

3.3.3　一般层合板的模量计算 91

3.3.4　几种典型层合板的刚度 94

3.3.5　平行移轴定理 101

3.4.1　层合板各单层的应力计算及强度校核 102

3.4　层合板的强度 102

3.4.2　层合板的强度 105

4　复合材料产品设计概要 109

4.1　设计程序 109

4.2　设计方法 110

4.3　设计基础 111

4.3.1　纤维增强塑料的材料特性 111

4.3.2　外载荷基准 113

4.4.1　设计标准制定的目的 119

4.4　设计标准 119

4.4.2　设计标准的概念 120

4.4.3　极限强度 120

4.4.4　安全系数 123

4.4.5　许用应力 125

4.5　简单构件的设计 127

4.5.1　承拉构件 127

4.5.2　承压构件 128

4.5.3　承弯杆件——梁 131

5.1.2　接点的强度校核 138

5.1.1　机械连接的形式 138

5.1　机械连接 138

5　复合材料的连接 138

5.2　胶接连接 141

5.2.1　胶接接头的形式 142

5.2.2　搭接接头承载力的分析 142

5.2.3　搭接接头的强度条件 148

6　纤维增强塑料容器和贮罐设计 149

6.1　引言 149

6.2.1　容器器壁和贮罐罐壁的层合结构 151

6.2　层合结构设计 151

6.2.2　层合结构设计及厚度计算 152

6.3　卧式容器和贮罐设计 156

6.3.1　鞍座最佳位置 157

6.3.2　卧式容器和贮罐受力分析 158

6.3.3　筒体强度设计与校核 162

6.3.4　鞍座设计 165

6.3.5　封头设计 165

6.3.6　设计实例 167

6.4　立式容器和贮罐设计 171

6.4.2　立式圆筒形贮罐的罐顶和平底 172

6.4.1　立式容器和贮罐内力分析 172

6.4.3　立式设备支座 174

6.4.4　装配式纤维增强塑料贮罐 176

6.5　容器和贮罐的零部件设计 177

6.5.1　容器和贮罐的开孔与补强 177

6.5.2　进出口管和人孔 181

7　纤维缠绕内压容器 184

7.1　钢制内压薄壁容器 184

7.3　纤维缠绕内压容器筒体的强度设计 188

7.3.1　单螺旋纤维缠绕内压容器的强度设计 188

7.2.1　网格理论的基本假设 188

7.2.2　等张力结构的基本概念 188

7.2　网格理论 188

7.3.2　双向纤维缠绕内压容器筒体的强度设计 190

7.4　纤维缠绕内压容器封头的强度设计 191

7.4.1　等张力封头强度问题 191

7.4.2　等张力封头曲线 193

7.4.3　其他类型的封头曲线 195

7.5.1　金属内衬的设计 196

7.5　金属内衬的设计 196

7.5.2　金属内衬复合容器的纤维缠绕张力 198

7.6　纤维缠绕内压容器设计实例 201

7.6.1　设计条件 201

7.6.2　强度设计 202

7.6.3　缠绕张力计算 204

8.1.1　玻璃钢管道的应用 205

8.1.2　玻璃钢管道的特点和分类 205

8.1　玻璃钢管道的概况 205

8　玻璃钢管道 205

8.2　玻璃钢管道的设计 209

8.2.1　设计基础 209

8.2.2　结构计算 210

8.2.3　性能检验 211

8.3　管道的连接及管件 212

8.3.1　不可拆卸连接 214

8.3.2　可拆卸连接 215

8.4　复合管道 216

8.4.1　玻璃钢／聚氯乙烯复合管道 216

8.3.3　玻璃钢管件 216

8.4.2　玻璃钢／树脂混凝土管 219

8.5　玻璃钢管道的设计和生产 221

9　玻璃钢叶片 223

9.1　叶片的结构设计 224

9.1.1　叶片截面设计 224

9.1.2　叶根设计 225

9.1.3　叶片表面防护层 227

9.1.4　铺层设计 227

9.2.2　叶片离心力计算 229

9.2　叶片的强度和刚度计算 229

9.2.1　坐标的选取 229

9.2.3　气动弯矩和扭矩的计算 232

9.2.4　应力计算及强度校核 232

9.2.5　变形计算及刚度校核 234

9.3　D8000型风机叶片 235

9.3.1　技术数据和技术要求 236

9.3.2　结构设计和制造工艺 237

9.3.3　强度、刚度计算 238