复合材料力学与船舶工程应用PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 复合材料 1

1.1.1 概念 1

1.1.2 常用纤维材料 1

1.1.3 常用树脂基体材料 3

1.1.4 夹层结构芯材 5

1.1.5 复合材料的分类及特性 8

1.2 船体材料发展历史 10

1.2.1 木材 10

1.2.2 水泥 11

1.2.3 钢材 12

1.2.4 铝合金 14

1.2.5 钛合金 14

1.2.6 复合材料 16

1.3 复合材料力学简介 18

第2章 复合材料细观力学 20

2.1 均匀化理论 20

2.1.1 遍历理论 20

2.1.2 代表性体积单元 21

2.1.3 微观结构的几何特征 21

2.1.4 统计均匀性假设与均匀边界条件 23

2.2 复合材料的有效弹性性能 24

2.2.1 定义 25

2.2.2 单向复合材料的弹性常数 26

2.2.3 桥联模型 33

2.2.4 渐进均匀化方法 35

2.2.5 复合材料自洽模型 37

2.2.6 Mori-Tanaka法 38

2.3 算例 39

第3章 复合材料宏观力学 41

3.1 各向异性弹性力学基本方程 41

3.1.1 广义胡克定律 41

3.1.2 各向异性材料的本构关系 41

3.1.3 工程弹性常数表示的本构关系 47

3.1.4 弹性常数的限制 48

3.2 单层板理论 50

3.2.1 平面应力下的应力-应变关系 51

3.2.2 任意方向的应力-应变关系 53

3.2.3 正交各向异性单层板强度 57

3.3 层合板理论 64

3.3.1 经典层合板理论 66

3.3.2 一阶剪切变形理论 73

3.3.3 高阶剪切变形理论 76

3.3.4 层合板强度分析 76

3.3.5 层间应力 81

第4章 夹层结构理论 82

4.1 概述 82

4.2 夹层梁理论 83

4.2.1 概述 83

4.2.2 梁的弯曲 84

4.3 夹层板理论 91

4.3.1 各向同性夹层板理论 91

4.3.2 正交各向异性夹层板理论 95

4.4 蜂窝夹层结构的工程计算方法 99

4.4.1 蜂窝夹层结构的密度计算 99

4.4.2 蜂窝夹层结构的等效弹性模量计算 101

第5章 复合材料船舶结构设计 105

5.1 复合材料船舶结构设计流程 105

5.2 材料选择 106

5.2.1 纤维选择 107

5.2.2 基体选择 111

5.2.3 芯材选择 116

5.3 铺层设计及单层性能的确定 117

5.3.1 铺层设计 118

5.3.2 船舶常用复合材料 119

5.3.3 单层性能的确定 120

5.4 加工工艺选择 121

5.5 复合材料船体结构形式 125

5.5.1 船体结构形式 125

5.5.2 复合材料船体骨架及结构布置 129

5.6 复合材料船舶结构计算方法 131

5.6.1 梁理论 131

5.6.2 加筋板的分析方法 133

5.7 结构设计考虑的其他因素 136

5.7.1 蠕变 136

5.7.2 防火性能 138

5.7.3 疲劳特性 141

5.7.4 抗爆、抗冲击性能 148

第6章 复合材料船舶结构连接节点与设计 156

6.1 复合材料船舶结构连接形式 156

6.1.1 板的连接 157

6.1.2 板与骨架的连接 160

6.1.3 骨架的连接 161

6.2 复合材料船舶结构典型节点 161

6.2.1 舱壁与板的连接节点 162

6.2.2 骨架交叉连接节点 162

6.2.3 舷顶列板与上甲板连接节点 166

6.2.4 甲板与上层建筑的连接节点 167

6.2.5 基座在船体上的连接形式 167

6.2.6 龙骨结构节点形式 168

6.2.7 支柱固定的连接节点 168

6.2.8 夹层船体结构的连接节点 170

6.3 船用复合材料连接结构设计分析方法 171

6.3.1 连接形式选择 172

6.3.2 平面内搭接或对接 173

6.3.3 非平面连接：板梁结构连接节点 178

6.3.4 非平面连接：舱壁与板的连接 180

6.3.5 加强筋交叉节点 182

第7章 复合材料船舶损伤来源及维修 184

7.1 概述 184

7.2 海洋环境对船舶复合材料的影响 184

7.2.1 浸泡在海水中的复合材料受环境因素影响 184

7.2.2 暴露在空气中的复合材料受环境因素影响 187

7.2.3 海洋环境影响实例 191

7.3 复合材料结构中的缺陷 191

7.3.1 生产过程中产生的缺陷 192

7.3.2 使用过程中产生的损伤 200

7.4 复合材料无损检测技术 203

7.4.1 目视检测法 203

7.4.2 磁粉检测法 204

7.4.3 超声检测法 204

7.4.4 涡流检测技术 205

7.4.5 X射线照相技术 206

7.5 船舶复合材料结构维修 207

7.5.1 复合材料结构修补流程 207

7.5.2 复合材料维修原则 207

第8章 复合材料船舶应用 211

8.1 上层建筑 211

8.1.1 结构性能 213

8.1.2 结构隐身 214

8.2 桅杆 215

8.2.1 结构性能 217

8.2.2 隐身性能 218

8.3 螺旋桨 218

8.3.1 结构特性 221

8.3.2 水动力性能 222

8.4 导流罩 222

8.4.1 结构性能 223

8.4.2 声学性能 224

参考文献 225