复合材料设计手册PDF电子书下载

第一章 绪言 1

第二章 名词术语和符号 3

2.1名词术语 3

2.2主要符号说明 8

2.3层压板的表示法 11

参考资料 12

第三章 材料工艺简介 13

3.1复合材料简介 13

3.2原材料 14

3.2.1增强材料 14

3.2.2基体材料 17

3.2.3预浸料 21

3.2.4夹层结构用材料 23

3.3复合材料的成型工艺 25

3.3.1复合材料成型工艺特点 25

3.3.2工艺方法简介 25

3.3.3用热压罐成型构件的工序介绍 28

3.3.4复合材料成型用模具 31

3.3.5复合材料构件的修补 33

3.3.6复合材料构件制造的机械化自动化 34

3.4复合材料的质量控制 38

3.4.1复合材料的质量控制及其意义 38

3.4.2复合材料内部缺陷及其分类 39

3.4.3无损检验方法简述 40

参考资料 41

第四章 复合材料的力学基础 42

4.1铺层的刚度与强度 42

4.1.1铺层的应力-应变关系 42

4.1.2铺层的正轴刚度 47

4.1.3铺层的偏轴刚度 50

4.1.4铺层的基本强度 62

4.1.5铺层的失效准则 63

4.1.6铺层的强度比计算 63

4.2层压板的刚度与强度 67

4.2.1层压板的内力-应变关系 67

4.2.2层压板的刚度 71

4.2.3层压板的强度 78

4.2.4湿热效应 88

4.3层压板的层间问题 93

4.3.1层间应力 93

4.3.2层间强度 99

4.3.3层间失效准则 101

4.3.4层间分层破坏效应 101

参考资料 102

第五章 材料性能数据 104

5.1原材料性能数据 104

5.1.1树脂基体性能 104

5.1.2增强材料性能 105

5.1.3胶粘剂性能 107

5.2中间材料性能数据 108

5.2.1预浸料性能 108

5.2.2蜂窝芯性能 108

5.2.3泡沫芯性能 111

5.3复合材料性能数据 111

5.3.1概述 111

5.3.2T300/4211性能 114

5.3.3T300/5222性能 122

5.3.4 T300/CFR-150性能 130

5.3.5T300/HD01和T300/HD03性能 132

5.3.6T300/3231性能 132

5.3.7 T300/LWR-1性能 135

5.3.8T300/QY8911性能 136

5.3.9几种国外复合材料性能 141

第六章 层压板设计 151

6.1层压板设计的一般原则 151

6.2按刚度设计 152

6.2.1工程设计方法 152

6.3按强度设计 157

6.3.1工程设计方法 157

6.3.2优化设计方法 168

6.4按稳定性设计 172

6.4.1工程设计方法 172

6.4.2优化设计方法 173

6.5满足特殊要求的设计 173

6.5.1零膨胀系数层压板设计 174

6.5.2无限大刚度层压板的设计 175

6.5.3负泊松比层压板的设计 176

参考资料 176

第七章 结构设计 178

7.1设计选材 178

7.1.1选材原则 178

7.1.2纤维选择 179

7.1.3树脂选择 180

7.2设计原则 181

7.2.1铺层设计的一般原则 181

7.2.2强度、刚度设计原则 183

7.2.3混杂复合材料的选用原则 184

7.2.4工艺性要求 184

7.3许用值与安全系数 185

7.3.1许用值的确定 186

7.3.2安全系数 187

7.4开口及其补强 187

7.4.1开口区的应力分布 188

7.4.2开口影响区 190

7.4.3开口补强设计 190

7.5机翼整体油箱及其设计 198

7.5.1复合材料整体油箱设计的一般要求 198

7.5.2复合材料整体油箱的防雷击设计 198

7.5.3复合材料整体油箱的防静电设计 199

7.5.4复合材料整体油箱的密封设计 199

7.6典型构件设计 209

7.6.1梁、墙类构件设计 209

7.6.2肋、框类构件设计 209

7.6.3加筋板设计 210

7.6.4复合材料桨叶设计 214

7.7部件设计举例 220

7.7.1材料设计 220

7.7.2结构设计 220

7.7.3编制技术文件 222

参考资料 222

第八章 夹层结构设计 224

8.1概述 224

8.1.1夹层结构的特点 224

8.1.2夹层结构的破坏模式 224

8.1.3夹层结构的设计原则 225

8.2夹层结构选材原则 226

8.2.1面板材料的选择 226

8.2.2芯子材料的选择 226

8.2.3胶粘剂的选择 226

8.3夹层结构设计 227

8.3.1夹层结构参数选择 227

8.3.2受法向均布载荷的夹层板的设计 227

8.3.3夹层梁的设计 234

8.3.4受轴压夹层板的设计 238

8.3.5受剪夹层板的设计 244

8.3.6受扭夹层圆柱壳的设计 251

8.3.7受轴压夹层圆柱壳的设计 253

8.3.8受均匀外压的夹层圆柱壳的设计 260

8.3.9计算面板起皱 269

8.3.10蜂窝孔间凹陷 272

8.4应力分析 272

8.4.1复合材料夹层结构的元素 272

8.4.2各元素的刚度方阵和应力矩阵 272

8.5稳定性分析 276

8.5.1稳定性计算问题的数学表达 276

8.5.2面板夹芯组合夹层元素 277

8.5.3相当板元法 278

8.6连接设计 282

8.6.1概述 282

8.6.2连接设计原则 282

8.6.3连接形式 283

8.6.4夹层结构连接用紧固件 290

参考资料 293

第九章 气动弹性剪裁 294

9.1概述 294

9.2气动弹性剪裁的设计目标 294

9.2.1设计目标 294

9.2.2各向异性层压翼面的弯曲、扭转、弯度耦合 294

9.2.3提高发散速度 297

9.2.4提高颤振速度 297

9.2.5改善操纵安定品质 298

9.2.6减缓机动载荷 300

9.2.7提高升阻比 300

9.2.8综合优化 302

9.3复合材料翼面气动弹性剪裁的方法 302

9.3.1复合材料翼面气动弹性剪裁的特点 302

9.3.2基本分析 303

9.3.3结构模型和元素 303

9.3.4应力分析 303

9.3.5颤振分析 303

9.3.6静气动弹性分析 305

9.3.7优化设计 306

9.4工程算例 312

9.4.1计算对象 312

9.4.2结构模型 312

9.4.3优化设计条件 313

9.4.4结果 313

参考资料 317

第十章 连接 319

10.1概述 319

10.2机械连接设计的一般原则 320

10.2.1破坏模式 320

10.2.2连接形式 321

10.2.3连接接头几何参数选择 321

10.2.4连接区的铺层设计 323

10.2.5螺母拧紧力矩 323

10.3螺栓连接强度 323

10.3.1开孔及应力集中系数 323

10.3.2单钉连接强度 324

10.3.3多钉连接强度 328

10.3.4强度校核 328

10.4连接工艺和防腐 330

10.4.1制孔及工艺要求 330

10.4.2螺接工艺要求 331

10.4.3铆接工艺要求 331

10.4.4连接防腐 332

10.5紧固件 332

10.5.1紧固件的选择 332

10.5.2紧固件强度、质量 332

10.6铆接 346

10.6.1铆接设计 346

10.6.2螺纹抽钉连接强度 347

10.6.3纯钛铆钉连接强度 347

10.6.4钛环槽铆钉连接强度 347

10.7胶接 349

10.7.1胶接接头基本破坏模式 349

10.7.2胶接连接设计原则 350

10.7.3极限承载能力估算 353

10.8设计举例 356

10.8.1受拉伸载荷连接接头设计举例 356

10.8.2受剪切载荷连接接头设计举例 358

参考资料 360

第十一章 稳定性分析与承载能力计算 361

11.1概述 361

11.2正交各向异性矩形平板的屈曲分析 362

11.2.1正交各向异性矩形平板的轴压屈曲分析 362

11.2.2正交各向异性矩形平板的剪切屈曲分析 366

11.2.3正交各向异性矩形平板在复合载荷作用下的屈曲分析 368

11.2.4正交各向异性层压板的屈曲载荷公式 371

11.3矩形层压平板的屈曲分析 371

11.3.1对称层压平板的屈曲分析 371

11.3.2非对称层压平板的屈曲分析 374

11.3.3矩形层压平板在压剪复合载荷作用下的屈曲分析 375

11.4加筋层压平板的屈曲分析 377

11.4.1加筋层压平板的局部屈曲分析 878

11.4.2加筋层压平板的总体屈曲分析 385

11.4.3加筋层压平板的有限条元素法的屈曲分析 387

11.5加筋层压平板在轴压载荷作用下承载能力分析 392

11.5.1分段处理法 392

11.5.2有效刚度法 393

11.5.3有效宽度法 395

11.5.4实例 395

11.6正交各向异性层压壳的屈曲分析 397

11.6.1层压圆柱曲板的屈曲分析 397

11.6.2层压圆柱壳的屈曲分析 401

11.6.3加筋层压圆柱曲板和加筋层压圆柱壳的屈曲分析 406

参考资料 409

第十二章 耐久性和损伤容限设计 410

12.1概述 410

12.2耐久性设计 411

12.2.1耐久性设计要求 411

12.2.2耐久性设计原则 411

12.2.3使用载荷／环境谱的编制 413

12.2.4耐久性分析 413

12.2.5耐久性试验 416

12.3损伤容限设计 417

12.3.1缺陷尺寸假设 417

12.3.2损伤容限设计要求 418

12.3.3损伤容限设计原则 419

12.3.4冲击损伤谱 420

12.3.5损伤容限分析 422

12.3.6损伤容限试验 426

12.4全尺寸结构耐久性和损伤容限验证试验 429

12.4.1一般要求 429

12.4.2验证试验方法 429

12.4.3示例——复合材料垂尾全尺寸验证试验的要求和程序 430

12.5结构可靠性设计 432

12.5.1结构可靠性设计的内容和特点 432

12.5.2结构可靠性设计的优缺点及其基本分析方法 433

12.5.3层压板的可靠度计算 435

12.5.4结构系统的可靠度计算 439

参考资料 440

第十三章 环境影响及其防护 442

13.1温度和湿度的影响 442

13.1.1我国的典型环境条件 442

13.1.2温度和湿度对复合材料的影响 444

13.1.3温湿环境试验 449

13.2腐蚀及其防护 453

13.2.1复合材料的腐蚀 453

13.2.2复合材料与金属的电偶腐蚀 455

13.3雷击静电及其防护 459

13.3.1雷击及其防护 459

13.3.2静电及其防护 461

13.3.3电磁屏蔽 461

13.4复合材料的防护涂层 465

13.4.1涂层及其作用 465

13.4.2防护涂层的质量控制 465

13.4.3复合材料制件的表面处理 466

13.4.4表面涂料及涂层系统 467

13.4.5特种涂料（导电涂料） 467

13.4.6大气曝晒试验 472

参考资料 474

第十四章 复合材料结构的动力分析 475

14.1复合材料结构的动强度设计原则 475

14.1.1动特性设计原则 475

14.1.2动响应控制原则 477

14.1.3声疲劳设计原则 477

14.2复合材料结构的动特性分析 478

14.2.1复合材料层压梁的动特性分析 478

14.2.2复合材料层压板的动特性分析 482

14.2.3加筋板的动特性分析 489

14.3动载及动响应分析 492

14.3.1动载荷的分类与确定 493

14.3.2典型层压板的响应分析 494

14.3.3复合材料构件的响应分析 503

14.4声振及声疲劳分析 505

14.4.1噪声源及其特性 505

14.4.2噪声载荷的确定 507

14.4.3声疲劳设计 511

14.4.4声疲劳设计计算图表 516

参考资料 520

第十五章 混杂纤维复合材料设计 522

15.1概述 522

15.1.1名词术语 524

15.1.2混杂复合材料类型 526

15.1.3混杂复合材料特点 526

15.2混杂效应 526

15.2.1混杂效应的表现形式 526

15.2.2混杂效应系数及其表达式 527

15.2.3拉伸应变的混杂效应系数 527

15.3单一纤维层压板性能 527

15.3.1单向芳纶层压板性能 527

15.3.2芳纶编织物层压板力学性能 530

15.3.3单向玻璃纤维层压板性能 532

15.3.4单向碳纤维层压板性能 533

15.4混杂复合材料层压板性能 534

15.4.1混杂复合材料层压板的拉伸行为 534

15.4.2混杂复合材料层压板的压缩行为 538

15.4.3混杂复合材料层压板的弯曲行为 539

15.4.4混杂复合材料层压板的剪切行为 539

15.4.5混杂复合材料层压板的冲击行为 540

15.4.6单向混杂复合材料层压板性能数据 541

15.5混杂复合材料层压板湿热效应 544

15.5.1混杂复合材料的吸湿特性 544

15.5.2混杂复合材料层压板湿热力学性能 546

15.5.3混杂复合材料吸湿效应的估算 546

15.6混杂复合材料设计与构件设计 547

15.6.1混杂复合材料设计 547

15.6.2混杂复合材料构件的设计原则 548

15.6.3混杂复合材料的应力-应变关系 552

15.6.4混杂复合材料典型构件的设计示例 553

参考资料 554

第十六章 复合材料内装饰件设计 555

16.1定义和范围 555

16.1.1定义 555

16.1.2范围 555

16.2要求 555

16.2.1一般要求 555

16.2.2适航性要求 557

16.3选材 560

16.3.1选材原则 560

16.3.2材料分类及性能 560

16.4结构设计 578

16.4.1一般结构形式 578

16.4.2结构部位 578

16.4.3连接形式 580

16.5地板设计 583

16.5.1地板分块一般原则 583

16.5.2地板的典型连接形式 583

16.5.3局部开口设计 584

16.5.4防腐蚀设计 584

16.5.5试验 585

16.6表面装饰层 585

16.6.1装饰覆盖层 585

16.6.2表面装饰涂漆 586

16.7制造工艺 586

16.7.1特点 586

16.7.2主要成形工艺方法 586

16.7.3成形工艺分类 587

16.8修理 587

16.8.1修理范围与原则 587

16.8.2修理标准 588

16.8.3典型缺陷的修理 589

第十七章 图纸绘制和有关技术文件 592

17.1图纸表达及有关规定 592

17.1.1第1种表达方法与规定 592

17.1.2第2种表达方法与规定 604

17.2图注及有关技术文件 614

17.2.1 图纸附注内容 614

17.2.2制造的基本要求 614

17.2.3技术条件 615

17.3图纸举例 616

附录A计算机程序 621

A.1概述 621

A.2程序功能简介 625

附录B适航鉴定与研制规划 631

B.1引言 631

B.2适航鉴定要点 632

B.3几个具体问题的分析 633

B.4复合材料部件的研制过程和试验规划 635

参考资料 637

附录C咨询通报 638

附录D复合材料性能标准试验方法 644

D.1树脂体系性能标准试验方法 644

D.2纤维性能标准试验方法 644

D.3预浸料性能标准试验方法 645

D.4单向层压板、多向层压板性能标准试验方法 645

D.4.1碳纤维复合材料 645

D.4.2玻璃纤维复合材料（俗称玻璃钢） 645

D.5蜂窝及其夹层结构性能标准试验方法 646

D.5.1玻璃钢蜂窝及其夹层结构 646

D.5.2铝峰窝及其夹层结构 646

D.5.3其他蜂窝及其夹层结构 646

单位换算表 648

编后记 649