《复合材料结构力学》求取 ⇩

前言页1

第一章 绪论1

1.1 复合材料的发展历史及其应用1

1.2 复合材料的定义和分类7

1.2.1 复合材料的定义7

1.2.2 复合材料的分类7

1.2.3 纤维增强复合材料性能特点8

1.3 复合材料结构力学的研究内容与方法11

1.4 名词术语12

第二章 各向异性弹性体的本构关系15

2.1 广义虎克定律15

2.2 应变能密度函数U19

2.3 具有弹性对称性的几种典型情况23

2.3.1 具有一个弹性对称面的情况23

2.3.2 具有三个相互正交的弹性对称面的情况--正交各向异性体27

2.3.3 具有一个各向同性面的情况--横观各向同性体30

2.3.4 各向同性情况32

2.4 弹性系数的坐标转换33

2.5 坐标系绕轴旋转时，弹性系数的转换42

2.6 各向异性弹性力学的几个基本概念问题48

2.6.1 各向异性悬挂直杆48

2.6.2 各向异性直杆的弯曲53

2.6.3 各向异性矩形板周边受均布弯矩和扭矩作用时的弯曲56

2.7.1 广义平面应力状态58

2.7 各向异性弹性体的二维分析58

2.7.2 平面应变状态61

第三章 层合板的弹性特征65

3.1 单层板的正轴刚度和偏轴刚度特性65

3.1.1 单层板的正轴刚度65

3.1.2 不同直角坐标系的应力转换和应变转换67

3.1.3 单层板的偏轴刚度72

3.2 不变量概念75

3.2.1 应力(应变)不变量75

3.2.2 刚度不变量76

3.2.3 模量圆79

3.2.4 偏轴工程弹性系数80

3.3 一般层合板的弹性分析84

3.3.1 基本假设85

3.3.2 一般层合板的弹性特性86

3.4 对称层合板的刚度特性91

3.4.1 对称层合板的弹性特性91

3.4.2 面内力作用下的对称层合板92

3.4.3 弯(扭)矩作用下的对称层合板95

3.5 反对称板和规则非对称正交板的刚度特性101

3.5.1 反对称层合板101

3.5.2 规则非对称正交层合板105

3.6 平行移轴定理108

3.7 铺层应力应变分析112

第四章 复合材料的强度理论120

4.1 基本概念120

4.1.1 各向同性材料强度理论的概念120

4.1.2 单向复合材料强度概念的特殊性121

4.2 最大应力理论和最大应变理论123

4.2.1 最大应力理论123

4.2.2 最大应变理论124

4.3 蔡-希尔(Tsai-Hill)理论和霍夫曼(Hoffman)理论127

4.3.1 蔡-希尔理论127

4.4.1 应力空间130

4.4 蔡-胡(Tsai-Wu)张量理论130

4.3.2 霍夫曼理论130

4.4.2 蔡-胡张量多项式132

4.4.3 蔡-胡强度判据132

4.5 二阶张量理论的偏轴方程和三阶张量理论134

4.5.1 二阶张量理论的偏轴方程134

4.5.2 三阶张量理论137

4.6 强度比139

4.7 层合板的强度分析142

4.7.1 最先一层失效强度142

4.7.2 层合板的极限强度146

5.1 层合板的弯曲、屈曲与振动基本方程154

5.1.1 基本假设154

第五章 复合材料层合薄板的弯曲、屈曲与振动问题的求解154

5.1.2 基本方程155

5.2 特殊层合板弯曲问题的求解164

5.2.1 特殊正交各向异性层合板164

5.2.2 对称角铺设层合板167

5.2.3 规则非对称正交铺设层合板170

5.2.4 规则反对称角铺设层合板174

5.3 特殊层合板屈曲问题的求解179

5.3.1 特殊正交各向异性层合板179

5.3.1.1 四边简支层合板，在均布压力？ω作用下的屈曲问题求解182

5.3.1.2 两对边简支，另两对边为任意支持的层合板，在均布压力？ω作用下的屈曲问题求解184

5.3.1.3 四边简支层合板，在均匀剪力？ωy作用下的屈曲问题能量解法187

5.3.2 对称角铺设层合板193

5.3.3 规则非对称正交铺设层合板196

5.3.4 规则反对称角铺设层合板199

5.3.5 正交各向异性复合材料层合平板的后屈曲求解201

5.3.6 正交各向异性复合材料层合平板在双轴载荷作用下的屈曲和后屈曲求解219

5.3.7 正交异性复合材料层合板在压剪组合载荷作用下的三角有限差分解法234

5.4 特殊层合板振动问题的求解251

5.4.1 特殊正交各向异性层合板252

5.4.2 对称角铺设层合板254

5.4.3 规则非对称正交铺设层合板257

5.4.4 规则反对称角铺设层合板260

5.5 耦合效应的机理分析263

5.5.1 耦合效应的机理263

5.5.2 耦合效应消除和减小的机理270

5.5.3 耦合效应的可利用性273

5.6 横向剪切效应的影响274

5.6.1 板呈柱形弯曲时的弹性力学精确解274

5.6.2 横向剪切影响的近似处理279

第六章 复合材料层合薄壳的弯曲、振动与屈曲问题的求解287

6.1 各向异性层合圆柱壳的Reissner型修正理论287

6.1.1 基本方程式288

6.1.2 层合圆柱壳自由振动问题的求解294

6.1.3 正交各向异性圆柱壳在局部法向载荷下弯曲问题的求解296

6.2 各向异性层合圆柱壳的Donnell-Mushtali近似理论302

6.2.1 基本方程式302

6.2.2 层合圆柱壳弯曲问题的求解304

6.2.3 层合圆柱壳自由振动问题的求解307

6.2.4 层合圆柱壳屈曲问题的求解308

6.3 复合材料层合圆柱壳的屈曲问题考虑前屈曲变形影响时的求解310

6.3.1 引言310

6.3.2 基本方程式312

6.3.3 考虑前屈曲变形的平衡方程的求解314

6.3.4 屈曲方程316

6.3.5 屈曲载荷的求解317

6.3.6 数值结果分析318

6.3.6.1 正交各向异性壳的结果319

6.3.6.2 非对称正交层合壳的结果320

6.3.7.1 轴压屈曲载荷326

6.3.7 简要地概述326

6.3.7.2 侧压屈曲载荷328

6.4 复合材料圆柱壳在轴压载荷作用下屈曲与后屈曲特性的能量解法329

6.4.1 基本方程式329

6.4.2 总势能及驻值势能原理335

6.4.3 屈曲载荷的经典解338

6.4.4 三层壳的数值分析及后屈曲特性340

6.4.5 初始缺陷的影响分析344

7.1.1 许用值347

7.1.1.1 许用值的基准347

7.1 许用值与安全系数347

第七章 复合材料结构力学专题研究347

7.1.1.2 单向板许用值的确定348

7.1.1.3 层合板许用值的确定350

7.1.1.4 设计许用应变的确定353

7.1.2 安全系数354

7.1.2.1 安全系数确定的一般考虑354

7.1.2.2 复合材料结构安全系数的确定355

7.2 层间应力分析356

7.2.1 一般概念356

7.2.2 层间应力的计算方法358

7.2.2.1 三维有限元法和准三维有限元法358

7.2.2.2 有限差分法358

7.2.2.3 三角级数法361

7.2.2.4 简化解法367

7.2.3 设计中对层间应力的考虑371

7.3 开口强度分析372

7.3.1 带椭圆孔和圆孔正交各向异性板的强度分析372

7.3.2 点应力破坏准则和平均应力破坏准则382

7.4 机械连接孔和孔边应力分析384

7.4.1 弹性理论方法385

7.4.2 有限元素法392

7.4.3 接触问题解法393

7.4.4 失效准则393

7.5.1 复合材料疲劳行为特点395

7.5 疲劳强度与耐久性设计395

7.5.2 疲劳损伤机理与疲劳寿命图396

7.5.3 复合材料疲劳特性400

7.5.4 耐久性设计401

7.6 损伤容限401

7.6.1 复合材料缺陷与损伤402

7.6.2 复合材料韧性机理403

7.6.3 带孔和带裂纹层合板损伤韧性分析406

7.7 复合材料气动弹性剪裁409

7.7.1 复合材料气动弹性剪裁的定义409

7.7.2 气动弹性剪裁的性能效益411

7.7.3 复合材料翼面颤振方程417

7.7.4 综合优化设计426

7.8 湿热效应427

7.8.1 单层板的热膨胀系数和湿膨胀系数429

7.8.2 层合板的热弹性432

7.8.3 层合板的残余应力与强度分析435

第八章 试验研究方法449

8.1 引言449

8.2 静态力学性能测试452

8.2.1 拉伸性能测试452

8.2.2 压缩性能测试455

8.2.3 纵向剪切性能测试457

8.2.4 弯曲性能测试459

8.2.5 层间剪切强度测试461

8.3 断裂/损伤容限测试462

8.3.1 断裂韧性测试462

8.3.2 边缘分层拉伸试验--韧性树脂层合板层间断裂韧性Gc的近似测定法464

8.3.3 开孔拉伸和压缩强度测试466

8.3.4 冲击后的压缩试验467

8.3.5 三突缘板冲击损伤试验469

8.4 疲劳/耐久性试验470

8.4.1 概述470

8.4.2 轴向载荷疲劳性能测试472

8.4.3 耐久性试验473

综合习题474

参考文献485