1.引言1

1.1 基本概念1

1.2 復(fù)合材料組份材料6

1.2.1 增強(qiáng)體，包括納米增強(qiáng)體10

1.2.2 基體和填充材料11

1.3 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)用16

1.4復(fù)合材料的多功能應(yīng)用24

1.5 制造工藝28

1.6復(fù)合材料力學(xué)行為要素38

1.7 材料力學(xué)基本方程回顧39

參考文獻(xiàn)50

2.單層板的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系52

2.1引言52

2.2 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系中的有效模量53

2.3 應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系中的對(duì)稱性57

2.4 正交各向異性和各向同性工程常數(shù)64

2.5 特別正交各向異性單層板68

2.6 一般正交各向異性單層板72

參考文獻(xiàn)88

3.連續(xù)纖維增強(qiáng)單層板的有效模量89

3.1 引言89

3.2 材料力學(xué)基本模型98

3.2.1 縱向模量100

3.2.2 橫向模量103

3.2.3 剪切模量和泊松比105

3.3 改進(jìn)的材料力學(xué)模型113

3.4 彈性模型119

3.4.1 有限差分模型119

3.4.2 有限元模型121

3.4.3 封閉解和變分模型127

3.5 半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?28

參考文獻(xiàn)134

4.連續(xù)纖維增強(qiáng)單層板的強(qiáng)度137

4.1 引言137

4.2 多軸強(qiáng)度準(zhǔn)則140

4.2.1 最大應(yīng)力準(zhǔn)則141

4.2.2 最大應(yīng)變準(zhǔn)則146

4.2.3 二次交互準(zhǔn)則147

4.3 單層板強(qiáng)度的細(xì)觀力學(xué)模型162

4.3.1 縱向強(qiáng)度162

4.3.2 橫向強(qiáng)度171

4.3.3 面內(nèi)剪切強(qiáng)度176

4.3.4 多軸強(qiáng)度176

參考文獻(xiàn)181

5.單層板的濕熱性能分析187

5.1 引言187

5.2 濕熱性能退化188

5.3濕熱效應(yīng)下單層板的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系200

5.4濕熱性能的細(xì)觀力學(xué)模型209

參考文獻(xiàn)217

6.不連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料單層板分析220

6.1 引言220

6.2 定向不連續(xù)纖維221

6.2.1 應(yīng)力和強(qiáng)度分析222

6.2.2 模量分析227

6.3 偏軸定向不連續(xù)纖維236

6.3.1 應(yīng)力和強(qiáng)度分析236

6.3.2 模量分析239

6.4 隨機(jī)取向不連續(xù)纖維247

6.4.1 應(yīng)力和強(qiáng)度分析248

6.4.2 模量分析249

6.5 納米纖維和納米管257

6.5.1 應(yīng)力和強(qiáng)度分析260

6.5.2 模量分析260

6.6 顆粒264

6.6.1 應(yīng)力和強(qiáng)度分析265

6.6.2 模量分析267

6.7 混雜多尺度增強(qiáng)體269

參考文獻(xiàn)277

7.層壓板分析283

7.1 引言283

7.2 層壓梁理論284

7.2.1 彎曲應(yīng)力和變形284

7.2.2 剪切應(yīng)力和變形288

7.3 考慮耦合的層壓板理論299

7.4 典型層壓板的剛度特征306

7.4.1 特殊正交各向異性層壓板306

7.4.2 一般正交各向異性層壓板307

7.4.3 對(duì)稱層壓板308

7.4.4 反對(duì)稱層壓板308

7.4.5 準(zhǔn)各向同性層壓板308

7.5 層壓板柔度的推導(dǎo)和使用317

7.5.1 層壓板力-變形方程的逆形式317

7.5.2 單層板應(yīng)力和應(yīng)變的確定319

7.5.3 層壓板工程常數(shù)的確定319

7.5.4 柔度試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的比較322

7.6 層壓板濕熱效應(yīng)331

7.6.1 層壓板的濕熱退化331

7.6.2 層壓板的濕熱應(yīng)力331

7.6.3 層壓板的濕熱膨脹系數(shù)333

7.7 層間應(yīng)力334

7.8 層壓板強(qiáng)度分析340

7.8.1 面內(nèi)應(yīng)力引起的首層破壞及后續(xù)破壞340

7.8.2 層間應(yīng)力引起的分層342

7.9 層壓板的變形和屈曲362

7.9.1 橫向小變形分析362

7.9.2 屈曲分析367

7.10 層壓板的設(shè)計(jì)選型371

7.11 層壓板分析在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用376

7.11.1 復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)376

7.11.2 復(fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)380

參考文獻(xiàn)390

8.粘彈性和動(dòng)力學(xué)特性394

8.1 引言394

8.2 復(fù)合材料的線性粘彈性特性396

8.2.1 蠕變和弛豫的玻爾茲曼疊加積分398

8.2.2 微分方程和彈簧-阻尼模型402

8.2.3 準(zhǔn)彈性分析410

8.2.4 正弦振蕩和復(fù)數(shù)模量符號(hào)412

8.2.5 彈性-粘彈性對(duì)應(yīng)準(zhǔn)則416

8.2.6 溫度和老化的影響420

8.3 復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)性能436

8.3.1 特殊正交各向異性復(fù)合材料桿中的縱向波動(dòng)和振動(dòng)437

8.3.2 復(fù)合材料梁的彎曲振動(dòng)442

8.3.3 層壓板的橫向振動(dòng)446

8.3.4 復(fù)合材料阻尼分析451

8.4 粘彈性和動(dòng)態(tài)特性的納米增強(qiáng)460

參考文獻(xiàn)470

9.斷裂分析476

9.1 引言476

9.2 穿透厚度裂紋的斷裂力學(xué)分析476

9.2.1 應(yīng)力強(qiáng)度因子方法478

9.2.2 應(yīng)變能釋放率方法481

9.2.3 虛擬裂紋閉合技術(shù)484

9.3 穿透厚度缺口的應(yīng)力斷裂準(zhǔn)則489

9.4 層間斷裂495

9.5 斷裂韌性的納米增強(qiáng)505

參考文獻(xiàn)511

10.復(fù)合材料力學(xué)試驗(yàn)512

10.1 引言512

10.2 組份材料性能的測(cè)試512

10.2.1 纖維測(cè)試512

10.2.2 樹脂基體測(cè)試515

10.2.3 材料體積分?jǐn)?shù)的測(cè)量518

10.3 復(fù)合材料基本性能的測(cè)試519

10.3.1 拉伸試驗(yàn)519

10.3.2 壓縮試驗(yàn)524

10.3.3 剪切試驗(yàn)526

10.3.4 彎曲試驗(yàn)535

10.3.5 層間斷裂試驗(yàn)536

10.3.6 纖維/基體界面試驗(yàn)539

10.3.7 開孔和填充孔試驗(yàn)541

10.3.8 擠壓試驗(yàn)542

10.3.9 拉脫試驗(yàn)544

10.4粘彈性和動(dòng)力學(xué)特性測(cè)量551

10.4.1 蠕變?cè)囼?yàn)552

10.4.2 振動(dòng)試驗(yàn)555

10.5 濕熱性能測(cè)量561

10.5.1 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度試驗(yàn)561

10.5.2熱膨脹試驗(yàn)561

10.5.3吸濕試驗(yàn)562

參考文獻(xiàn)565

11.部分參考答案573

附錄A：矩陣的概念和運(yùn)算575

附錄B：應(yīng)力平衡方程583

附錄C：應(yīng)變-位移方程586

索引588