木材復(fù)合材料力學(xué)行為機(jī)理研究
定 價(jià):148 元
- 作者:王巍著
- 出版時(shí)間:2023/3/1
- ISBN:9787030588135
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:S230
- 頁(yè)碼:227
- 紙張:
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書(shū)論述了木材的宏觀、微觀構(gòu)造及其力學(xué)性質(zhì),根據(jù)其天然的早晚材與過(guò)渡材的年輪結(jié)構(gòu)運(yùn)用復(fù)合材料層合板理論進(jìn)行力學(xué)分析,明確木材宏觀力學(xué)屬性。同時(shí)對(duì)木材微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行通用單胞模型分析,確定其微觀生長(zhǎng)輪軸在向荷載作用下的層間剛度;趶(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)周期性假設(shè),進(jìn)一步構(gòu)建木纖維單胞模型細(xì)觀結(jié)構(gòu)幾何模型,進(jìn)行強(qiáng)度失效微觀力學(xué)分析,預(yù)測(cè)木材細(xì)觀力學(xué)有效彈性模量,從而運(yùn)用ANSYS進(jìn)行木材宏觀分層失效仿真計(jì)算,獲得木材纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的宏觀、細(xì)觀一體化分析方法。該方法在木材結(jié)構(gòu)分析中能夠在獲得宏觀應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng)的同時(shí),獲得細(xì)觀應(yīng)力、應(yīng)變場(chǎng),可用于復(fù)雜細(xì)觀結(jié)構(gòu)特征的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析,也能用于涉及材料非線性的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析。
本書(shū)可作為林業(yè)工程、管理科學(xué)與工程等相關(guān)專業(yè)的研究生、技術(shù)人員與管理者的參考書(shū),也可供相關(guān)從業(yè)人員學(xué)習(xí)與參考。
更多科學(xué)出版社服務(wù),請(qǐng)掃碼獲取。
木材是吸收太陽(yáng)能、
水分、二氧化碳和來(lái)自土
壤中的養(yǎng)分而生長(zhǎng)的一種
可再生資源,利用后可被
菌類分解而再次進(jìn)入自然
界物質(zhì)循環(huán),具有以低負(fù)
荷進(jìn)行長(zhǎng)期性解體——再
生循環(huán)的“自然環(huán)境調(diào)和
性”,符合“和諧社會(huì)”的
要求。因?yàn)槟静木哂刑烊?br />花紋,易加工涂飾,裝飾
效果好,無(wú)毒無(wú)放射性,
導(dǎo)熱系數(shù)小,不易導(dǎo)電、
耐久性好,屬于保溫絕熱
材料范疇等諸多優(yōu)點(diǎn),它
是人們生活中主要用材,
也是制作、車、船和各種
生產(chǎn)生活用具的主要原材
料,特別是作為建筑用材
,它自重較小,具有彈性
和韌性,抗震、抗沖擊性
能好,在荷載作用下具有
較高的承載力,因而較其
他材料更具有明顯的優(yōu)勢(shì)
,在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑業(yè)
和日常生活等領(lǐng)域中大面
積應(yīng)用。如今人類在能源
和工業(yè)原料等方面已經(jīng)進(jìn)
入多元化時(shí)代,但是木質(zhì)
材料仍然是特別重要的結(jié)
構(gòu)用材,同時(shí)事物具有兩
面性,木材也存在一些天
然缺陷,木節(jié)、斜紋理以
及因生長(zhǎng)應(yīng)力或自然損傷
而形成的缺陷,使其在使
用過(guò)程中容易發(fā)生形變、
干裂、翹曲等,這些問(wèn)題
都會(huì)不同程度地影響木材
的使用。
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展
,各行各業(yè)對(duì)木材及木制
品的需求持續(xù)增加,所以
木材及木質(zhì)復(fù)合材料的發(fā)
展已成為木材科學(xué)發(fā)展的
重點(diǎn),現(xiàn)代工業(yè)及高技術(shù)
領(lǐng)域?qū)?yōu)質(zhì)、高性能木材
及木質(zhì)復(fù)合材料的要求不
斷提高,研究木材微觀或
細(xì)觀層次上的構(gòu)造與宏觀
強(qiáng)韌功能的相互關(guān)系勢(shì)在
必行。進(jìn)一步講,木材宏
觀的力學(xué)行為與木材細(xì)胞
的形態(tài)、細(xì)胞的力學(xué)性質(zhì)
、細(xì)胞之間的連接方式以
及細(xì)胞構(gòu)成組織的結(jié)構(gòu)密
切相關(guān),通過(guò)木材微觀結(jié)
構(gòu)的信息來(lái)尋找木材宏觀
的有效性能,得到有效力
學(xué)性能與微結(jié)構(gòu)的關(guān)系對(duì)
于木材及其木質(zhì)復(fù)合材料
的發(fā)展起到促進(jìn)作用。
本書(shū)有幸得到“黑龍江
省留學(xué)歸國(guó)人員科學(xué)基金
資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):
LC201407)”資助,作者
帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了木材
微觀結(jié)構(gòu)與細(xì)胞壁彈性常
數(shù)關(guān)系、木材強(qiáng)度失效微
觀力學(xué)分析、木材層合結(jié)
構(gòu)強(qiáng)度分析、木質(zhì)復(fù)合材
料力學(xué)性能分析、復(fù)合材
料參數(shù)化隨機(jī)細(xì)觀單胞模
型與木材宏微觀失效關(guān)系
的研究,探明木材受荷后
內(nèi)部微細(xì)結(jié)構(gòu)的變化,建
立其與宏觀力學(xué)響應(yīng)之間
的聯(lián)系,并由此獲得新的
木材構(gòu)造與其強(qiáng)韌功能相
互關(guān)系的認(rèn)識(shí),對(duì)研發(fā)能
夠克服木材缺點(diǎn)、具有特
殊強(qiáng)韌性能的新型木質(zhì)復(fù)
合材料具有一定的借鑒意
義。
全書(shū)由王巍撰寫(xiě),在
撰寫(xiě)的過(guò)程中,得到了東
北林業(yè)大學(xué)研究生宋寶輝
、張永智、黨甄甄、程玉
龍、李新寧、王云婷、楊
俊、孫理越、武明帥、李
興等同學(xué),以及項(xiàng)目組全
體同仁的大力支持與幫助
,在此一并表達(dá)衷心的感
謝。
由于作者水平有限,
書(shū)中難免存在不足之處,
敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正
第1章 木材力學(xué)性質(zhì)與性能
1.1 木材力學(xué)基本理論
1.1.1 木材的應(yīng)力與應(yīng)變
1.1.2 木材的彈性與塑性
1.1.3 木材的黏彈性
1.2 木材宏觀力學(xué)性質(zhì)
1.2.1 木材宏觀結(jié)構(gòu)
1.2.2 木材宏觀力學(xué)分析
1.3 木材微觀力學(xué)性質(zhì)
1.3.1 木材微觀結(jié)構(gòu)
1.3.2 木材微觀力學(xué)分析
1.4 本章小結(jié)
第2章 木材復(fù)合材料力學(xué)行為研究
2.1 木質(zhì)復(fù)合材料
2.1.1 木材復(fù)合材料屬性
2.1.2 木質(zhì)復(fù)合材料力學(xué)性能分析方法
2.2 木材復(fù)合材料彈性力學(xué)
2.2.1 木材的正交原理
2.2.2 木材的彈性系數(shù)
2.3 單向與多向復(fù)合材料力學(xué)分析
2.3.1 單向復(fù)合材料分析
2.3.2 多向復(fù)合材料力學(xué)分析
2.4 木材復(fù)合材料應(yīng)力與應(yīng)變分析
2.4.1 正交各向異性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
2.4.2 正交各向異性材料的工程彈性系數(shù)
2.4.3 復(fù)合材料單層板主軸方向的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
2.4.4 復(fù)合材料單層板偏軸方向的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系
2.5 本章小結(jié)
第3章 木材復(fù)合材料層合板理論
3.1 層合板剛度分析
3.1.1 層合板的概念
3.1.2 層合板的標(biāo)記
3.1.3 經(jīng)典層合板理論
3.1.4 層合板的剛度基本假設(shè)
3.1.5 對(duì)稱層合板的剛度分析
3.1.6 典型非對(duì)稱層合板的剛度
3.2 層合板的應(yīng)力分析
3.2.1 層合板的應(yīng)變與應(yīng)力
3.2.2 層間應(yīng)力與分層破壞
3.3 層合板的強(qiáng)度分析
3.3.1 層合板的應(yīng)力與強(qiáng)度分析
3.3.2 層合板最終破壞強(qiáng)度
3.4 層合板的彈性分析
3.4.1 正交各向異性材料單層材料剛度
3.4.2 木材彎曲對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響
3.4.3 木材生長(zhǎng)輪層間結(jié)構(gòu)剛度
3.4.4 木材層合板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析
3.4.5 層合板的工程彈性常數(shù)
3.5 本章小結(jié)
第4章 通用單胞模型及有限元方法
4.1 通用單胞模型
4.1.1 GMC的基本理論
4.1.2 二維GMC
4.1.3 三維GMC
4.1.4 弱界面黏合GMC
4.1.5 復(fù)合材料參數(shù)化隨機(jī)細(xì)觀單胞模型
4.2 有限元方法
4.2.1 有限元法理論基礎(chǔ)
4.2.2 有限元法計(jì)算步驟
4.2.3 平面結(jié)構(gòu)問(wèn)題的有限單元法
4.2.4 等參元
4.2.5 空間問(wèn)題的有限單元法
4.2.6 軸對(duì)稱旋轉(zhuǎn)單元有限元方法
4.3 本章小結(jié)
第5章 木材復(fù)合材料宏細(xì)觀力學(xué)行為研究
5.1 基于復(fù)合材料理論的木材宏觀結(jié)構(gòu)建模
5.1.1 單層生長(zhǎng)輪單元的模型
5.1.2 單層生長(zhǎng)輪模型單元的選取
5.1.3 生長(zhǎng)輪實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分
5.1.4 生長(zhǎng)輪軸向荷載作用下的層間剛度
5.2 木材纖維增強(qiáng)單元細(xì)觀結(jié)構(gòu)建模
5.2.1 纖維增強(qiáng)單元本構(gòu)方程和邊界條件的建立
5.2.2 代表體積單元幾何模型的有限元計(jì)算
5.3 木材細(xì)觀力學(xué)有效彈性模量的有限元預(yù)測(cè)
5.3.1 木纖維的邊界形變約束條件的確定
5.3.2 木纖維RVE細(xì)觀結(jié)構(gòu)幾何模型
5.3.3 木纖維RVE細(xì)觀結(jié)構(gòu)有限元模型仿真
5.3.4 木纖維RVE增強(qiáng)單元缺陷問(wèn)題
5.4 木材宏觀結(jié)構(gòu)分層失效機(jī)理模型
5.4.1 層合結(jié)構(gòu)層間線性黏彈本構(gòu)方程
5.4.2 層合結(jié)構(gòu)黏彈性有限元控制方程
5.4.3 分層失效仿真計(jì)算
5.4.4 木材宏觀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度失效
5.4.5 木材宏觀層間分層失效修正模型
5.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)