圖書簡介:
介紹了混雜複合材料,複合材料疲勞、斷裂和連線等專題,以及納米複合材料、生物/仿生複合材料和智慧型複合材料等現代新型複合材料及其分析方法。內容包括: 複合材料概論,各向異性彈性力學基礎;單層複合材料的巨觀力學分析,複合材料力學性能的實驗測定,層合板剛度的巨觀力學分析,層合板強度的巨觀力學分析,濕熱效應,層合平板彎曲、屈曲和振動,若干專題;複合材料的有效性質和均質化方法,單層複合材料的細觀力學分析,複合材料的單夾雜問題,複合材料線性有效模量預測的近似方法,複合材料計算研究方法;納米複合材料、生物/仿生複合材料和智慧型複合材料等。書中還附有習題和教學實驗指導書。
本書可供高等院校力學及相關的理工科專業本科生和研究生作為教材使用,還可供有關科技人員學習參考。
前言
複合材料是一大類新型材料,其強度高、剛度大、質量輕,並具有抗疲勞、減振、耐高溫、可設計等一系列優點,近50年來,在航空、航天、能源、交通,建築、機械、信息、生物、醫學和體育等工程和領域日益得到廣泛的套用。隨著各種新型複合材料的開發和套用,複合材料力學已形成獨立的學科體系並蓬勃發展,國內外不少高等院校已將“複合材料力學”列為力學及相關理工科專業本科生和研究生的必修和選修課程。
作者多年來先後給工程力學、機械、材料、土建等專業本科生以及工程力學專業研究生開設“複合材料力學”必修和選修課程。筆者編著的“複合材料力學”教材1996年出版,曾經為國內很多高等院校教學使用。2006年又新編“複合材料力學”教材,出版後得到國內多所高等院校教學使用和有關科技人員學習參考。現在編著第2版供教學和科研人員使用,其中增加了複合材料新技術,新套用和多種現代新型複合材料及其力學分析等內容。
本書第2版分為4篇17章,第1篇複合材料力學基礎,第2篇複合材料巨觀力學,第3篇複合材料細觀力學,第4篇現代新型複合材料。其中第1章~第9章和第11章由沈觀林編寫,第10章、第12章和第13章由胡更開編寫,第14章、第16章由劉彬編寫,第15章由胡更開、劉彬編寫,第17章由沈觀林、劉彬編寫,此外,雷海軍和王禾翎參加部分編寫工作,沈觀林對全書進行統稿。限於作者水平和經驗,書中定有錯誤和欠缺之處,敬請讀者批評指正。
作者
2013年5月
目錄
第1篇複合材料力學基礎
第1章複合材料概論3
1.1複合材料及其種類3
1.2複合材料的構造及製法9
1.3複合材料的力學分析方法13
1.4複合材料的力學性能15
1.5複合材料的各種套用16
1.6複合技術新發展28
1.7新型複合材料32
習題38
第2章各向異性彈性力學基礎39
2.1各向異性彈性力學基本方程39
2.2各向異性彈性體的應力應變關係41
2.3正交各向異性材料的工程彈性常數48
習題52
第2篇複合材料巨觀力學
第3章單層複合材料的巨觀力學分析55
3.1平面應力下單層複合材料的應力應變關係55
3.2單層材料任意方向的應力應變關係57目錄[][]目錄3.3單層複合材料的強度62
3.4正交各向異性單層材料的強度理論64
習題69
第4章複合材料力學性能的實驗測定71
4.1纖維和基體的力學性能測定71
4.2單層板基本力學性能的實驗測定73
4.3其他力學性能實驗80
教學實驗指導書83
實驗1單層複合材料彈性常數測定83
實驗2單層複合材料拉伸、剪下強度測定84
實驗3單層複合材料壓縮性能測定85
實驗4單層複合材料彎曲性能測定85
實驗5單層複合材料層間剪下強度測定86
實驗6複合材料衝壓式剪下強度測定87
實驗7複合材料衝擊韌性測定87
第5章層合板剛度的巨觀力學分析89
5.1引言89
5.2層合板的剛度和柔度90
5.3幾種典型層合板的剛度計算96
5.4層合板剛度的理論和實驗比較104
習題110
第6章層合板強度的巨觀力學分析111
6.1層合板強度概述111
6.2層合板的應力分析112
6.3層合板的強度分析114
6.4層合板的層間應力分析120
習題127
第7章濕熱效應129
7.1單層板的濕熱變形129
7.2考慮濕熱變形的單層板應力應變關係130
7.3考慮濕熱變形的層合板剛度關係131
7.4考慮濕熱變形的層合板應力和強度分析133
習題138
第8章層合平板的彎曲、屈曲與振動140
8.1引言140
8.2層合平板的彎曲140
8.3層合平板的屈曲148
8.4層合平板的振動153
8.5層合板中耦合影響的簡單討論157
習題158
第9章若干專題159
9.1混雜複合材料及其力學分析159
9.2金屬基複合材料和陶瓷基複合材料168
9.3納米複合材料簡介172
9.4複合材料的疲勞174
9.5複合材料的損傷和斷裂178
9.6複合材料的蠕變185
9.7複合材料的連線188
9.8橫向剪下的影響196
第3篇複合材料細觀力學第10章複合材料的有效性質和均質化方法207
10.1引言207
10.2尺度和代表單元的概念209
10.3細觀過渡方法210
第11章單層複合材料的細觀力學分析214
11.1引言214
11.2剛度的材料力學分析方法215
11.3強度的材料力學分析方法221
11.4短纖維複合材料的細觀力學分析228
11.5熱膨脹的力學分析233
11.6剛度的彈性力學分析方法234
習題245
第12章複合材料的單夾雜問題246
12.1彈性問題的一般解246
12.2橢球型夾雜問題248
12.3本徵應變問題255
12.4夾雜的能量260
習題262
第13章複合材料線性有效模量預測的近似方法264
13.1引言264
13.2巨觀整體坐標系和局部坐標系265
13.3稀疏方法267
13.4MoriTanaka方法269
13.5自洽方法275
13.6微分法276
13.7廣義自洽方法277
13.8Voigt和Reuss界限278
13.9複合材料有效熱膨脹係數279
第14章複合材料計算研究方法282
14.1引言282
14.2等效性能計算中的代表體積單元選取與生成282
14.3載荷與邊界條件的施加285
14.4計算分析方法287
第4篇現代新型複合材料第15章納米複合材料291
15.1引言291
15.2表界面效應及描述方法291
15.3納米複合材料有效性質294
第16章生物/仿生複合材料310
16.1引言310
16.2生物/仿生複合材料的力學分析311
16.3生物/仿生複合材料泊松比和多級結構的效應323
16.4仿生複合材料的套用330
第17章智慧型複合材料341
17.1智慧型複合材料概述341
17.2智慧型複合材料的種類及其套用344
17.3幾種基本組成材料的多場耦合行為350
17.4力電磁耦合介質的等效性能354
17.5層狀磁電複合材料的剪滯模型359
參考文獻363