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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