复合材料结构力学与结构设计

I S B N ：9787561221587

作 者：赵美英

出 版 社：西北工大

出版时间：2007-12-01

版 次：初版

开 本：16开

包 张：平装

第1章复合材料结构分析

1.1各向异性体弹性力学基本方程

1.2具有弹性对称性的几种典型情况

1.3弹性力学问题的一般解法

第2章复合材料梁

2.1复合材料层压梁

2.2复合材料板梁

2.3复合材料薄壁梁

第3章层压薄板的弯曲、屈曲及弯曲有限元分析

3.1层压板的弯曲基本方程

3.2正交各向异性板的弯曲间题

3.3一般层压板的弯曲

3.4夹芯板的弯曲

3.5层压板弯曲有限元分析

3.6层压板的屈曲基本方程

3.7正交各向异性矩形层压平板的屈曲分析

3.8一般矩形层压平板的屈曲分析

第4章复合材料层压壳及弯曲有限元分析

4.1壳体内力与变形的关系

4.2层压圆柱壳的基本方程

4.3用工程壳体理论求解圆柱壳的弯曲

4.4层压壳弯曲有限元分析

第5章复合材料结构设计总论

5.1概述

5.2复合材料在飞机结构中的应用

5.3复合材料结构设计要求与一般原则

5.4复合材料结构设计、验证方法及特点

5.5结构设计选材与设计许用值

第6章层压板与层压构件设计

6.1层压板与层压结构

6.2层压板设计

6.3层压壁板设计

6.4层压件开口区设计

第7章复合材料连接设计与修理

7.1机械连接设计

7.2机械连接的静力分析

7.3胶接连接设计

7.4结构的修理

第8章复合材料结构耐久性/损伤容限设计

8.1复合材料损伤、断裂、疲劳性能及耐久性/损伤容限设计特点

8.2耐久性/损伤容限设计方法

8.3提高结构耐久性/损伤容限的特殊设计技术

8.4损伤容限分析和疲劳特性概述

8.5湿热、雷电、腐蚀环境的设计考虑

参考文献

本书为“国防科工委十五规划教材”，主要介绍了复合材料结构力学与复合材料结构设计的相关内容。复合材料结构力学，它从简单结构件的角度来分析复合材料结构的力学性能，把层压材料作为分析问题的起点。其分析方法以各向异性弹性力学方法为主，同时采用有限元素法、有限差分法、能量变分法等方法。复合材料结构设计部分以飞机复合材料结构为对象，以大量国内外最新研究成果和资料为基础，以结构设计流程为主线，对结构设计要求、设计原则和设计方法做了全面、系统、完整的阐述，以期达到指导复合材料飞机结构设计的目的。

全书内容包括复合材料结构力学与飞机复合材料结构设计两部分。复合材料结构力学部分从各向异性体弹性力学基本方程出发，论述了复合材料层合梁、层压板以及层合壳结构在各种不同铺层形式下的弯曲、屈曲问题的一般求解方法，内容由浅入深，注重基础理论。飞机复合材料结构设计部分详细介绍了复合材料结构设计原则和设计方法，层压板与层压构件设计，连接设计，耐久性/损伤容限设计方法，以期达到指导复合材料飞机结构设计的目的。

全书在内容编排上循序渐进，力求深入浅出，主要作为高等院校本科生及研究生的教学用书，也可作为从事复合材料飞机结构设计与分析工程技术人员和研究人员的参考书。

《复合材料力学与结构设计》是在参考1991年华东化工学院出版社《复合材料结构设计》和2001年化学工业出版社《复合材料结构设计》的基础上，根据这些年来复合材料结构设计的发展以及专业教学的实际需要，同时参阅了大量的国内外有关文献资料和最新科研成果，并结合作者长期从事教学、科研和设计的实践经验新编了《复合材料力学与结构设计》。该书的基本特点如下：

1、注重创新能力的训练和培养，重点阐明经典的基本原理、设计思想以及分析问题与解决问题的方法。使教材在奠定基础、注重经典、把握方法的同时加大开放性、探索性和拓展性的功能。

2、注重科学性和先进性。在保持核心内容与关键方法的同时，书中编纂了比较成熟且能反映本课程发展前沿的内容，介绍了国内外最新科研成就和发展方向，还融入了编者的理论研究成果和设计经验，各章均有其独特之处并能自成体系，做到既有比较完整的理论基础，又力求内容稳定、简洁实用。

3、强调理论联系实际和工程设计能力的训练，重视实践能力的培养。在介绍结构设计理论时，从工程设计角度出发，按照最新的先进标准，较详细地介绍了几类典型复合材料产品的设计和制造；同时还编写了较多的例题、习题、思考题和图表，便于阅读和练习。

4、内容由浅入深、循序渐进、思路清晰，系统性较强，易于自学。在叙述时从学生已掌握的材料力学基础知识出发，开拓复合材料力学的基本概念；用各向同性材料结构的分析与设计方法来开拓各向异性复合材料结构的分析与设计；力求力学、设计、材料及其制备的紧密结合。

第1篇复合材料导论

第1章复合材料的构造、特性、应用及发展

1.1引言

1.2复合材料的分类

1.3复合材料的构造与特性

1.4复合材料的优点和缺点

1.4.1复合材料的优点

1.4.2复合材料的缺点

1.5复合材料的应用

1.6复合材料的发展

思考题与习题

第2章单层板的宏观力学分析

2.1单层板的正轴刚度

2.2单层板的偏轴刚度

2.2.1应力转换和应变转换

2.2.2单层板的偏轴模量

2.2.3单层板的偏轴柔量

2.2.4单层板的偏轴工程弹性常数

2.3单层板的强度

2.3.1正交各向异性单层板的基本强度

2.3.2最大应力强度准则和最大应变强度准则

2.3.3蔡—希尔（Tsai—Hill）强度准则

2.3.4霍夫曼（Hoffman）强度准则

2.3.5蔡一昊（Tsai—Wu）张量准则

2.3.6单层板强度的计算方法

2.4单层板的三维应力—应变关系

2.4.1各向异性线弹性材料的应力—应变关系

2.4.2单对称材料的应力—应变关系

2.4.3正交各向异性单层的应力—应变关系

2.4.垂横观各向同性单层的应力—应变关系

2.4.5正交各向异性单层的三维工程弹性常数

2.4.6与平面应力状态的关系

思考题与习题

第3章层合板的宏观力学分析

3.1引言

3.2对称层合板的面内刚度

3.2.1 面内力—面内应变的关系

3.2.2对称层合板的面内工程弹性常数

3.2.3 面内刚度系数的计算

3.2.4几种典型对称层合板的面内刚度

3.3一般层合板的刚度

3.3.1经典层合板理论

3.3.2对称层合板的弯曲刚度系数计算

3.3.3一般层合板的刚度系数计算

3.3.4几种典型层合板的刚度

3.3.5平行移轴定理

3.4层合板的强度

3.4.1层合板各单层的应力计算与强度校核

3.4.2层合板的强度

3.5层合板的湿热效应

3.5.1单层板的湿热变形

3.5.2考虑湿热应变的单层板应力与应变关系

3.5.3考虑湿热应变的层合板内力与应变关系

3.5.4层合板的湿热应变

3.5.5层合板的残余应变和残余应力

3.5.6 考虑残余应力的层合板强度计算

思考题与习题

第4章单层板的细观力学分析

4.1引言

4.2复合材料的密度和组分材料的含量

4.3单向连续纤维增强复合材料弹性常数的预测

4.3.1串联模型的弹性常数

4.3.2并联模型的弹性常数

4.3.3植村—山胁的经验公式

4.3.4组合模型的弹性常数

4.3.5哈尔平—蔡（Halpin—Tsai）方程

4.3.6蔡—韩（Tsai—Hahn）的修正公式

4.4单向连续纤维增强复合材料基本强度的预测

4.4.1纵向拉伸强度Xt

4.4.2纵向压缩强度Xc

4.5正交织物复合材料弹性常数和基本强度的预测

4.5.1 正交织物复合材料的弹性常数

4.5.2正交织物复合材料的基本强度

4.6短纤维增强复合材料的细观力学分析

4.6.1应力传递理论

4.6.2单向短纤维增强复合材料的弹性常数和强度

4.6.3平面随机取向短纤维增强复合材料的弹性常数和强度

4.6.4空间随机取向短纤维增强复合材料的弹性常数和强度

4.6.5 短切纤维毡增强复合材料的弹性常数和强度

4.7颗粒增强复合材料的弹性常数和强度

4.8湿热膨胀系数的细观力学分析

4.8.1纵向热膨胀系数α1

4.8.2横向热膨胀系数α2

4.8.3纵向湿膨胀系数β1

4.8.4横向湿膨胀系数β2

思考题与习题

第3篇复合材料结构设计基础

第5章复合材料连接分析与设计

5.1复合材料连接特点

5.2胶接连接设计

5.2.1胶接连接的破坏形式

5.2.2胶接连接设计基础

5.2.3搭接接头的极限承载力分析

5.3机械连接设计

5.3.1机械连接的破坏形式

5.3.2机械连接设计基础

5.3.3机械连接强度校核

5.3.4机械连接设计和强度校核举例

思考题与习题

第6章复合材料结构设计基础

6.1复合材料结构设计过程

6.2原材料的性能及其选择

6.2.1选材的基本原则

6.2.2增强材料的种类

6.2.3增强材料的选择

6.2.4树脂基体

6.2.5耐腐蚀复合材料的树脂基体

6.2.6树脂基体的选择

6.3复合材料成型工艺选择

6.4复合材料层合板的力学性能

6.5层合板设计

6.5.1层合板设计的一般原则

6.5.2等代设计法

6.5.3准网络设计法

6.5.4层合板排序设计法

6.5.5毯式曲线设计法

6.5.6层合板优化设计法

6.6结构设计

6.6.1结构设计的一般原则

6.6.2结构设计应考虑的工艺性要求

6.6.3许用值的确定

6.6.4安全系数的确定

6.7典型结构件设计

6.7.1承拉杆件

6.7.2承压杆件

6.7.3 承扭杆件

6.7.4承弯杆件

6.7.5板状构件

6.7.6壳状构件

6.8复合材料结构形式的分类及其选择

思考题与习题

第4篇复合材料典型产品设计

第7章纤维缠绕压力容器设计

7.1引言

7.2网络理论

7.3纤维缠绕内压容器筒身段的网络理论

……

第5章复合材料连接分析与设计

第6章复合材料结构设计基础

第7章纤维缠绕压力容器设计

第8章复合材料贮罐设计

第9章复合材料管道设计

第10章复合材料叶片设计

第11章复合材料冷却塔设计

附录A复合材料国家标准目录汇编

附录B复合材料管道、贮罐及容器常用标准目录汇编

参考文献2100433B

内容介绍

《力学与结构》是高职高专土建类精品规划教材，是根据高职高专土建类各专业的教学基本要求，以及我国最新修订的国家标准和水利行业标准编写的。

《力学与结构》可作为高职高专院校工程监理、工程造价、水利水电工程技术、建筑工程技术、道路与桥梁工程、市政工程、土建工程管理等专业的教材，也可作为土木建筑类相关专业技术人员及成人教育师生的参考书。

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