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前言1

符号表1

绪论1

二、强度分析 111

目 录1

（一）用最大应力理论决定Fα 44

（三）用蔡-希尔准则决定Fα 44

（二）用最大应变理论决定Fα 44

第一章 各向异性体弹性力学基本方程4

§1-1 应力4

一、应力分量和应力张量4

二、平衡微分方程5

三、斜面应力6

四、应力转轴公式6

§1-2 应变7

一、位移和位移分量7

二、应变分量和应变张量9

三、斜向应变10

四、应变转轴公式11

§1-3 应力和应变的关系12

一、广义虎克定律12

二、应变位能13

三、均质弹性体的弹性特性14

（一）一个弹性对称面16

四、弹性对称16

（二）三个弹性对称面——正交异性17

（三）各向同性面——横观各向同性18

（四）完全对称——各向同性20

五、弹性系数的转轴公式21

六、正交异性体的弹性系数22

（一）刚度系数和柔度系数的关系22

（二）刚度系数、柔度系数与工程常数的关系22

（三）弹性模量与泊松比的关系23

（四）工程常数的取值范围23

习题24

一、单层板弹性主方向的弹性特性25

第二章 单层板的弹性特性和强度理论25

§2-1 单层板的弹性特性25

二、单层板非弹性主方向的弹性特性27

三、单层板弹性系数的方向性31

（一）弹性模量Ex的极值31

（二）剪切模量Gxy的极大值32

四、交叉效应与交叉系数32

（一）交叉系数mx、my的物理意义32

（二）非主方向的拉伸特性33

（三）非主方向的剪切特性33

一、单层板宏观强度的概念34

§2-2 单层板的强度理论34

（一）最大应力理论36

二、单层板的二维强度理论36

（二）最大应变理论36

（三）蔡-希尔（Tsai-Hill）准则37

（四）霍夫曼（Hoffman）准则38

（五）蔡-吴（Tsai-W…）张量理论39

三、单层板强度的方向性43

习题45

第三章 单层板弹性常数和基本强度的预测48

（二）串联模型的弹性常数49

§3-1 确定弹性常数的材料力学方法49

（一）薄片模型49

一、薄片模型法49

（三）并联模型的弹性常数51

（四）植村-山脇的经验公式53

二、矩形模型法54

（一）模型54

（二）弹性常数的预测54

（一）EL的下限58

（三）关于方法的讨论58

§3-2 确定弹性常数的弹性力学方法58

一、限界法58

（二）EL的上限59

二、惠特尼-瑞莱（Whitney-Riley）独立模型法60

（一）模型60

（二）弹性常数的预测61

（三）关于方法的讨论68

三、蔡的公式69

§3-3 确定强度的材料力学方法71

一、纵向拉伸强度的预测71

二、纵向压缩强度的预测72

（一）罗森（R0sen）的方法72

（二）林毅的方法75

习题77

第四章 层合板的弹性特性79

§4-1 一般层合板的弹性特性79

一、变形分析80

二、层合板内力的一般表达式81

三、一般层合板的弹性特性83

§4-2 单层板的刚度87

一、各向同性单层板88

二、横观各向同性单层板88

三、参考轴与主轴一致的正交异性单层板89

四、参考轴与主轴不一致的正交异性单层板89

§4-3 对称层合板的刚度90

一、各向同性层组成的对称层合板91

二、对称正交铺设层合板91

三、规则对称角铺设层合板93

§4-4 反对称层合板94

§4-5 规则非对称正交铺设层合板96

§4-6 平行移轴定理98

习题102

第五章 无矩层合板103

§5-1 面内刚度的计算104

§5-2 面内各向同性层合板106

§5-3 无矩层合板的强度109

一、层合板各层应力应变分析110

§5-4 均衡型层合板122

一、均衡应变概念122

二、均衡型一般性公式123

三、均衡型层合板的力学性质125

四、同材质均衡型层合板129

（一）单角（±α）铺设层合板129

（二）双角（±α、±β）铺设层合板130

五、混杂均衡型层合板131

（一）单角铺设加各向同性层的层合板131

（二）双角铺设加各向同性层的层合板132

（三）混杂层合板的特殊情况135

习题136

第六章 湿热效应138

§6-1 单层板的热弹性与湿弹性138

一、单层板的热膨胀系数和湿膨胀系数138

（一）热膨胀系数138

（二）湿膨胀系数139

二、单层板的热弹性140

§6-2 单层板热膨胀系数、湿膨胀系数的预测142

一、热膨胀系数的预测142

（一）纵向热膨胀系数αL142

（二）横向热膨胀系数αT143

二、湿膨胀系数的预测144

（一）纵向湿膨胀系数βL144

（二）横向湿膨胀系数βT144

§6-3 层合板的热弹性145

§6-4 残余应力和强度分析148

§6-5 层合板的热膨胀系数和零热膨胀系数设计157

习题160

第七章 耦合效应对层合板刚度性能的影响161

§7-1 一般层合平板的基本方程161

一、弯曲方程161

二、屈曲方程164

三、振动方程166

§7-2 正交异性单层平板167

一、参考轴与主轴一致的情形167

（一）弯曲问题167

（二）屈曲问题168

（三）振动问题170

二、参考轴与主轴不一致的情形172

（一）弯曲问题172

（二）屈曲问题173

（三）振动问题174

§7-3 对称层合平板175

一、对称正交铺设层合平板175

二、规则对称角铺设层合平板175

§7-4 规则反对称层合平板176

一、弯曲问题176

二、屈曲问题178

三、振动问题180

§7-5 规则非对称正交铺设层合平板181

一、弯曲问题181

二、屈曲问题184

三、振动问题185

§7-6 关于耦合效应的讨论186

一、耦合效应的机理186

（一）二层规则反对称层合板186

（二）二层规则非对称正交铺设层合板188

二、耦合效应消除和减小的机理190

三、关于耦合效应的利用191

习题192

第八章 网络分析193

§8-1 网络分析的基本概念193

一、网络分析是一种刚度降级准则193

二、网络分析与均衡型的关系195

三、网络分析与缠绕工艺的关系197

§8-2 纤维缠绕压力容器筒身段的网络分析197

一、螺旋缠绕筒身197

（一）均衡缠绕角198

（二）应力应变计算199

（三）纤维厚度计算199

（四）几点讨论199

二、螺旋缠绕加环向缠绕筒身199

（二）应力应变计算200

（三）纤维厚度计算200

（一）均衡厚度比200

三、螺旋缠绕加纵向铺放筒身201

（一）均衡厚度比201

（二）应力应变计算201

（三）纤维厚度计算201

四、纵向铺放加环向缠绕筒身202

（一）均衡厚度比202

§8-3 纤维缠绕压力容器封头段的网络分析203

一、封头段的基本方程203

（三）纤维厚度计算203

（二）应力应变计算203

二、均衡型等应力封头206

（一）等应力条件206

（二）缠绕角方程206

（三）纤维应力207

（四）子午线方程207

（五）纤维厚度208

（六）封头主曲率半径与曲面特征209

三、均衡型平面缠绕封头210

（一）工艺限制条件211

（二）子午线微分方程212

（三）纤维应力微分方程212

（四）纤维厚度微分方程212

§8-4 混杂纤维缠绕压力容器的网络分析213

一、螺旋缠绕213

二、螺旋缠绕加环向缠绕214

三、螺旋缠绕加纵向铺放215

四、纵向铺放加环向缠绕217

五、均衡型等应变封头218

（一）混杂纤维缠绕封头的基本方程218

（二）等应变条件及解答219

习题220

一、纤维221

§9-1 纤维与基体221

第九章 复合材料的力学试验及性能221

二、树脂基体222

§9-2 环形试件的制造与测试223

一、环形试件223

二、环形试件的制造方法224

（一）缠制方法对环形试件性能的影响224

（二）缠绕张力对环形试件性能的影响225

（三）缠绕速度对环形试件性能的影响227

（四）固化前环形试件的存放时间对其性能的影响227

（五）使用纤维的股数（或束数或线密度）对环形试件性能的影响228

（六）纤维的表面处理228

三、对环形试件的试验229

（一）拉伸试验229

（二）压缩试验230

（一）加固片的粘接及粘接长度231

一、拉伸试验231

§9-3 单向薄板试件及试验231

（三）剪切试验231

（二）试件尺寸232

二、压缩试验232

三、面内剪切试验233

（一）用偏轴拉伸法测定面内剪切模量GLT、剪切强度FLT233

（二）用方平板对角拉伸法测定GLT、FLT236

（五）其它方法237

（四）用薄壁圆筒扭转法测定GLT、FLT237

（三）用轨道剪切法测定GLT、FLT237

四、热膨胀系数的测定238

§9-4 单向复合材料的特点238

一、单向复合材料的典型性能及应力-应变关系的主要特点238

二、单向复合材料的破坏模式239

（一）沿纤维方向拉伸时的破坏模式239

（二）沿纤维方向压缩时的破坏模式240

§9-5 单向混杂复合材料的性能特点241

（五）L-T方向的剪切破坏模式241

（三）垂直纤维方向拉伸时的破坏模式241

（四）垂直于纤维方向压缩时的破坏模式241

一、混杂效应242

二、碳-玻璃纤维／环氧单向混杂复合材料拉伸性能及破坏模式242

§9-6 多层层合板（壳）弹性系数的测定及破坏特征244

一、理论分析244

（一）±α角缠绕圆筒壳244

（二）螺旋缠绕层加环向缠绕层圆筒壳245

二、实验值与理论值的比较246

（一）±α角螺旋缠绕圆筒壳的试验246

（二）螺旋缠绕层加环向缠绕层圆筒壳的试验247

三、螺旋缠绕圆筒壳的破坏特征249

（一）沿x轴的拉伸试验249

（二）沿x轴的压缩试验250

（三）绕x轴的扭转试验250

主要参考书目251