第1章 绪论 1
1.1引言 1
1.2复合材料点阵结构的研究背景 1
1.3复合材料点阵结构的基本概念 2
1.3.1复合材料点阵结构的仿生学启示 2
1.3.2复合材料点阵结构概念的提出 2
1.4本书的结构与内容安排 5
第2章 复合材料点阵结构的制备技术 6
2.1引言 6
2.2嵌锁组装成型技术 6
2.3纤维丝编织成型技术 9
2.4模具热压一次成型技术 10
2.5软膜热压一次成型技术 13
2.6模具热压二次成型技术 14
2.6.1制备工艺流程 14
2.6.2微观组织分析 16
2.7真空辅助成型技术 17
2.8本章小结 19
第3章 复合材料点阵结构的平压和剪切性能 20
3.1引言 20
3.2复合材料点阵结构的平压及剪切理论 20
3.2.1金字塔点阵结构 20
3.2.2四面体点阵结构 24
3.2.3 Kagome点阵结构 27
3.3平压和剪切载荷下复合材料点阵结构的失效机制 30
3.3.1杆件欧拉屈曲 30
3.3.2杆件分层 31
3.3.3节点断裂 31
3.3.4面芯脱胶 32
3.4本章小结 34
第4章 复合材料点阵结构的侧压性能 36
4.1引言 36
4.2复合材料点阵结构极限载荷的理论预报 36
4.2.1宏观屈曲 37
4.2.2面板皱曲 38
4.2.3面板压溃 38
4.3复合材料点阵结构的失效机制图 39
4.4复合材料点阵结构的侧压试验 40
4.4.1试件准备和试验方案 40
4.4.2试验结果和讨论 41
4.5复合材料点阵结构侧压性能的数值模拟 44
4.5.1各种屈曲模式的模拟 45
4.5.2面板压溃的模拟 46
4.6本章小结 47
第5章 复合材料点阵结构的弯曲性能 48
5.1引言 48
5.2复合材料点阵夹芯梁的弯曲刚度 48
5.2.1三点弯曲载荷下夹芯梁的挠度 48
5.2.2面板薄厚的定义 50
5.3复合材料点阵夹芯梁的弯曲强度 50
5.3.1受力分析 50
5.3.2面板压溃 52
5.3.3面板皱曲 52
5.3.4芯子压溃 53
5.3.5芯子屈曲 53
5.3.6节点断裂 53
5.4三点弯曲载荷下金字塔点阵结构的优化设计 54
5.4.1杆件的倾角设计 54
5.4.2杆件的半径设计 54
5.4.3面板的厚度设计 54
5.4.4夹芯梁的长度设计 55
5.5三点弯曲载荷下金字塔点阵结构的试验研究 55
5.5.1试验方案 55
5.5.2试验结果与讨论 56
5.6本章小结 58
第6章 复合材料点阵结构的扭转特性 59
6.1引言 59
6.2扭转问题综述 60
6.3正交各向异性夹芯结构的扭转解 60
6.3.1基于普朗特应力函数的扭转解 60
6.3.2材料和几何参数对等效扭转刚度的影响 64
6.4复合材料点阵结构的扭转试验和数值分析 66
6.4.1试验研究 66
6.4.2等效材料模型 68
6.4.3实际几何模型 68
6.4.4结果与讨论 69
6.5本章小结 72
第7章 复合材料点阵结构的屈曲特性 73
7.1引言 73
7.2 Allen模型 73
7.3复合材料点阵结构的临界屈曲载荷 75
7.3.1等效参数 75
7.3.2平衡方程 78
7.3.3多种边界条件下的临界屈曲载荷 81
7.4复合材料点阵芯子等效方法的合理性验证 84
7.4.1等效芯子所储存的应变能 84
7.4.2离散杆件所储存的应变能 84
7.4.3应变能比较 85
7.5结果与讨论 86
7.5.1与Allen模型的比较 86
7.5.2与试验结果的比较 86
7.5.3不同位移假设下的临界屈曲载荷 89
7.6本章小结 91
第8章 复合材料点阵结构的振动特性 92
8.1引言 92
8.2夹芯结构振动特性的理论研究 92
8.2.1基于“折线”模型的夹芯结构振动特性 92
8.2.2基于改进“折线”模型的夹芯结构振动特性 96
8.2.3三种不同位移模型的比较 100
8.3复合材料点阵结构振动特性的数值分析 103
8.4材料性能和几何参数对点阵夹芯结构固有频率的影响 105
8.5局部损伤对复合材料点阵结构振动特性的影响 108
8.5.1试件制备 108
8.5.2试验方法 109
8.5.3试验与数值结果的比较 110
8.5.4缺陷敏感性分析 112
8.6本章小结 122
第9章 复合材料点阵结构的低速及高速冲击响应 124
9.1引言 124
9.2试验方法 124
9.3复合材料金字塔点阵结构的低速冲击试验 125
9.3.1复合材料金字塔点阵结构的冲击失效机制 125
9.3.2复合材料金字塔点阵结构的冲击响应 129
9.3.3热暴露对金字塔点阵结构能量吸收特性的影响 131
9.3.4热暴露对金字塔点阵结构最大冲击载荷的影响 132
9.4复合材料金字塔点阵结构冲击后剩余压缩强度的试验研究 132
9.4.1侧压失效机制 132
9.4.2冲击后的剩余压缩强度 135
9.5复合材料点阵结构的高速撞击响应 136
9.5.1试验原理及设备 136
9.5.2碳纤维层合板和金字塔点阵结构的破坏模式 137
9.6本章小结 141
第10章 多层级复合材料点阵结构的力学性能 142
10.1引言 142
10.2拉-拉混合型多层级复合材料点阵结构 142
10.2.1结构概念及制备方法 142
10.2.2理论分析与破坏机制图 144
10.2.3试验验证 147
10.2.4优化与结构效率评价 148
10.3拉-弯混合型多层级复合材料点阵结构 154
10.3.1结构概念与制备方法 154
10.3.2面外压缩响应 157
10.3.3理论分析 158
10.3.4优化与结构效率评价 161
10.4本章小结 164
第11章 复合材料增强型点阵结构的力学性能 165
11.1引言 165
11.2结构设计与制备 165
11.2.1波纹板的制备 165
11.2.2电火花切割法 166
11.2.3激光切割法 169
11.3增强型点阵结构的平压及剪切理论 172
11.3.1斜杆增强型点阵结构的平压模量及强度 173
11.3.2斜杆增强型点阵结构的剪切模量及强度 174
11.4增强型点阵结构的平压及剪切试验 175
11.4.1增强型点阵结构的平压试验 175
11.4.2增强型点阵结构的剪切试验 178
11.5几何参数对增强型点阵结构力学性能的影响 181
11.6复合材料点阵结构剪切强度的比较 183
11.7本章小结 184
第12章 复合材料点阵曲面壳及圆柱壳的力学性能 186
12.1引言 186
12.2复合材料金字塔点阵曲面壳的弯曲行为 186
12.2.1嵌片和嵌锁组装 186
12.2.2曲面壳的设计与制备 187
12.2.3弯曲性能的理论研究 190
12.2.4弯曲性能的试验研究 195
12.2.5弯曲性能的数值模拟 200
12.3复合材料金字塔点阵圆柱壳的轴压行为 203
12.3.1结构设计与制备 203
12.3.2轴向压缩性能的理论研究 205
12.3.3轴向压缩性能的试验研究 208
12.4本章小结 218
参考文献 220