《玻璃钢结构分析与设计》

绪论1

第一章各向异性体弹性力学基本方程4

1-1 各向异性体弹性力学的基本假设4

1-2 应力4

一、应力和应力符号4

二、平衡微分方程6

三、一点的应力状态8

四、应力分量的转轴公式9

1-3 应变11

一、位移和位移分量11

二、应变分量及其几何意义12

三、应变分量的转轴公式14

四、变形连续方程17

一、广义虎克定律18

1-4 应力和应变的关系18

二、应变位能19

三、均质弹性体的弹性特征21

四、弹性对称的基本概念23

五、正交异性——三个弹性对称面26

六、横观各向同性——各向同性面27

七、各向同性——完全对称29

1-5 平面应力状态的基本方程(公式的综合)30

一、平面应力状态30

二、平面应力状态的基本方程30

三、应力函数32

习题32

第二章连续纤维复合材料的力学性质34

2-1 纤维与基体的基本力学性质34

一、纤维的基本力学性质34

二、基体的基本力学性质36

2-2 单向纤维复合材料弹性系数的复合关系式37

一、弹性模量EL39

二、向弹性模量Eτ40

三、泊松比νLT和νTL42

四、剪切弹性模量GLT43

五、弹性系数复合关系式的用途46

2-3 正交织物复合材料的弹性特性47

一、正交织物复合材料及其主方向弹性系数的分析方法47

二、正交织物复合材料的弹性系数48

2-4 连续纤维复合材料的强度49

一、单向纤维复合材料的五个基本强度49

二、纵向抗拉强度50

三、纵向抗压强度51

四、横向抗拉强度52

五、纵横向抗剪强度53

2-5 纤维复合材料的其它力学性能54

一、疲劳性能54

二、蠕变性能57

三、冲击韧性59

四、环境条件对玻璃钢力学性能的影响61

习题62

第三章层合板的弹性特性和应力计算63

3-1 单向板的弹性特性63

一、单向板是力学分析的基本单元63

二、单向板弹性主方向的广义虎克定律63

三、单向板的应力转轴公式和应变转轴公式66

四、单向板非弹性主方向的广义虎克定律69

五、单向板弹性系数的方向性72

六、交叉弹性75

一、两层斜交叉层合板的拉伸特性76

3-2 耦合应力与耦合效应76

二、两层斜交叉层合板的剪切特性78

三、镜对称铺层79

3-3 层合板的面内弹性特性80

一、层合板的广义虎克定律80

二、斜交叉层合板与正交叉层合板的广义虎克定律82

3-4 层合板各层应力的计算85

一、层合板各层应力的计算方法85

二、层合板各层应力的计算步骤86

习题89

第四章纤维复合材料的强度理论与强度计算91

4-1 强度理论——纤维复合材料的破坏准则91

一、强度理论的概念91

二、最大应力理论和最大应变理论92

三、蔡-希尔(Tsai-Hill)理论96

四、破坏包络线的概念98

4-2 层板的强度计算99

一、层板的强度计算例99

二、层板强度计算的步骤104

习题105

第五章梁的计算106

5-1 层合梁106

一、层合梁的正应力106

二、层合柔的剪应力111

三、层合梁的挠度113

四、柱状弯曲层合板115

5-2 夹层梁117

一、夹层梁的组成和容重计算117

二、夹层梁的应力119

三、芯材和面板厚度设计121

五、蜂窝芯材平压弹性模量和剪切模量的估算公式123

四、夹层梁的挠度123

六、芯材的剪切变形和横截面变形125

七、夹层梁的最小重量设计129

5-3 薄壁梁131

一、薄壁梁中的剪应力131

二、宽凸缘薄壁梁的有效宽度132

三、剪切变形对正应力的影响134

四、薄壁梁的横截面变形136

习题138

第六章薄板的计算140

6-1 基本概念与假定140

6-2 薄板的内力和变形141

一、薄板的内力和平衡条件141

二、薄板的变形144

6-3 各向同性板的弯曲145

一、内力与挠度的关系146

二、基本微分方程147

三、简支矩形板的解147

四、应变和应力的决定153

6-4 正交异性板的弯曲154

一、内力与挠度的关系154

二、基本微分方程155

三、简支矩形板的解155

四、应变和应力的决定158

6-5 层合板的弯曲158

一、一般层合板理论159

二、关于耦合效应的讨论163

三、对称层合板的基本微分方程163

四、对称层合板应变和应力的决定166

五、多层层合板的弯曲167

习题171

第七章薄壳的计算173

7-1 基本概念与假定173

一、薄壳的定义与假定173

二、曲率线坐标173

三、薄壳的内力174

四、薄壳的变形176

五、内力与变形的关系177

7-2 闭合圆柱壳的无矩理论178

一、圆柱面几何178

二、平衡方程式178

三、应变位移方程式180

四、内力与变形的关系181

五、端支承的圆柱壳181

六、轴对称荷载作用下的圆柱壳184

7-3 闭合圆柱壳在轴对称荷载下的有矩理论186

一、平衡方程式186

二、应变位移关系式187

三、内力与变形的关系188

四、基本微分方程及其通解188

五、立式圆柱形贮液罐189

7-4 回转壳在轴对称荷载下的无矩理论192

一、回转面几何192

二、平衡方程式和薄膜内力193

三、自重作用下的简支球顶195

四、内压容器封头195

五、内压容器筒身段的薄膜内力和变形196

习题198

一、柱的屈曲微分方程及其解199

8-2 柱的屈曲199

8-1 概述199

第八章屈曲199

二、解的适用范围201

三、提高玻璃钢柱临界荷载的途径202

8-3 薄板的屈曲203

一、各向同性板的压缩屈曲203

二、正交异性板的压缩屈曲207

三、玻璃钢屈曲板的极限强度211

8-4 闭合圆柱壳的轴压屈曲212

习题214

第九章玻璃钢的连接215

9-1 玻璃钢的连接方式215

9-2 玻璃钢的机械连接215

一、机械连接的形式215

三、端距和边距216

二、挤压强度校核216

四、行列距217

五、安全系数218

9-3 玻璃钢的胶接218

一、胶接的形式218

二、搭接接点的应力分析218

三、搭接接点的强度条件223

四、常用胶接剂224

五、设计胶接接点时应注意的几个问题225

六、安全系数225

第十章纤维缠绕内压容器的强度设计226

10-1 网格理论的基本概念226

10-2 筒体的平衡型方程式227

一、单螺旋缠绕的平衡型方程式227

二、双螺旋缠绕的平衡型方程式228

一、封头的薄膜内力230

10-3 平衡型封头的基本方程式230

二、纤维的分布特征231

三、基本方程式231

10-4 等张力封头232

一、基本方程式变换232

二、缠绕角方程233

三、子午线方程234

四、股纱密度235

五、封头主曲率半径和曲面特征236

10-5 平面封头237

10-6 气瓶的强度设计240

一、设计依据240

二、用网格理论进行强度设计240

三、用层合板理论计算筒体开裂强度243

一、纤维预加张力原理及设计要求247

10-7 具有金属内衬的筒体设计247

二、计算公式249

三、设计例题251

习题253

第十一章玻璃钢化工管道及贮罐设计254

11-1 概述254

一、玻璃钢管道及贮罐的应用254

二、玻璃钢管、罐的特点与分类255

11-2 设计基础257

一、耐腐蚀结构257

二、玻璃钢层板的最低强度极限257

三、安全系数的选择257

11-3 管的结构计算258

一、单质玻璃钢管的计算258

二、玻璃钢复合管260

三、管道的连接及管件263

11-4 玻璃钢贮罐设计269

一、立式圆柱形贮罐269

二、卧式圆柱形贮罐272

三、玻璃钢贮罐的构造处理273

第十二章玻璃钢地面雷达罩设计276

12-1 概述276

一、玻璃钢地面雷达罩的主要类型及其发展趋势276

二、罩体最佳设计的概念276

三、球形罩体的几何划分278

12-2 罩体的结构设计279

一、荷载分析及内力计算279

二、内力组合及强度验算283

三、罩体的稳定计算284

四、位移计算286

五、罩体的构造连接287

12-3 设计例题288

第十三章玻璃钢叶片结构设计介绍291

13-1 玻璃钢叶片的应用、特点及其发展前景291

一、玻璃钢叶片的应用291

二、玻璃钢叶片的特点及应用的前景291

13-2 叶片结构设计梗概292

一、叶截面设计292

二、叶根设计294

三、铺层设计297

13-3 船用玻璃钢螺旋桨299

一、荷载分析300

二、内力计算301

三、铺层设计304

四、强度校核304