本书为“复合材料力学”课程的教学而编写，包含复合材料细观力学 和复合材料宏观力学两部分。本书以各向同性弹性力学为起点，系统地阐 述复合材料力学的基本概念、基本知识和扩展的研究课题，介绍复合材料 力学的思想方法、研究手段和发展趋势。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 复合材料力学概论 1
1.1 复合材料的定义 1
1.2 复合材料的种类和特点 2
1.3 从宏观连续介质力学到细观结构力学 5
习题 8
第2章 细观结构的描述与模型 9
2.1 细观结构与细观单元 9
2.2 细观结构的几何描述 11
2.3 周期性均匀细观结构 13
2.4 细观结构的局部涨落 17
习题 18
第3章 细观力学理论基础 19
3.1 特征应变问题与格林函数 19
3.2 Eshelby 夹杂问题的解 21
3.3 一个夹杂物引起的应力场——等效夹杂法 28
3.4 夹杂外的弹性场 30
3.5 夹杂问题的能量计算 34
习题 35
第4章 细观结构均匀化与有效性能 36
4.1 引言 36
4.2 有效场与有效性能的概念 36
4.3 基于夹杂理论的均匀化方法 42
4.3.1 自洽模型与广义自洽模型 42
4.3.2 Mori-Tanaka 模型 45
4.3.3 自洽有限元法与 Mori-Tanaka 有限元法 49
4.4 微分介质法与变分法 52
4.5 二尺度展开法 56
4.5.1 位移场的展开 56
4.5.2 建立弹性细观结构基本方程 58
4.5.3 细观结构的有效性能 59
4.5.4 变分形式 60
4.5.5 有限元公式 61
4.5.6 二维问题的详细公式 62
4.6 多夹杂混合问题 69
4.6.1 涂层夹杂物——三相同心夹杂模型 69
4.6.2 混合夹杂物问题 72
4.6.3 多夹杂分步法 73
习题 77
第5章 复合材料界面力学 78
5.1 界面与界面层的形成机理 78
5.2 界面的应力传递、剪滞模型 79
5.2.1 界面常切应力假设 80
5.2.2 界面剪切变形的线弹性假设 81
5.3 界面性能的表征与测试方法 85
5.3.1 单丝拔出实验 85
5.3.2 单丝压出实验 86
5.3.3 单丝碎断实验 88
5.4 界面 (层) 的力学模型 88
5.4.1 弹簧模型 89
5.4.2 弹性界面层模型 89
5.4.3 弹塑性界面层模型 90
5.4.4 黏弹性界面层模型 90
5.4.5 界面层过渡模型 90
5.5 界面的内聚力模型 91
5.5.1 内聚力模型 91
5.5.2 内聚力有限元法 97
5.5.3 界面内聚力单元的使用 99
5.6 连续纤维复合材料的内聚力模型 100
习题 102
第6章 复合材料细观损伤力学 103
6.1 宏观均匀材料的损伤模式 103
6.2 纤维复合材料的细观损伤模式 104
6.3 复合材料细观损伤问题的分析方法 107
6.4 复合材料细观损伤的检测技术 107？
习题 108
第7章 各向异性材料的本构关系 109
7.1 一般各向异性材料的应力-应变关系 109
7.2 正交各向异性材料的工程常数 114
7.3 正交各向异性材料的弹性常数限制 118
7.4 正交各向异性材料平面应力问题的应力-应变关系 120
习题 124
第8章 单层板的宏观力学性能 125
8.1 引言 125
8.2 单层板在材料主方向上的应力-应变关系 125
8.3 单层板在任意方向上的应力-应变关系 127
习题 133
第9章 层合板的宏观力学性能 134
9.1 经典层合理论 134
9.1.1 层合板中单层的应力{应变关系 134
9.1.2 层合板的应变和应力 135
9.1.3 层合板的合力和合力矩 137
9.2 层合板的耦合刚度——各种特殊情况 140
9.2.1 单层板结构 140
9.2.2 对称层合板 142
9.2.3 反对称层合板 147
9.2.4 不对称层合板 150
9.2.5 耦合刚度小结 151
9.3 层合板的一阶剪切理论 151
9.4 层合板的Reddy高阶理论 155
9.4.1 Reddy理论的位移场 155
9.4.2 其他形式的高阶位移场 158
习题 159
第10章 层合板的弯曲、屈曲和振动 161
10.1 层合梁的弯曲 161
10.1.1 对称铺设的矩形截面梁 161
10.1.2 非对称截面梁 165
10.2 层合板的弯曲 166
10.3 横向分布载荷作用下简支层合板的弯曲 169
10.3.1 特殊正交各向异性层合板 170
10.3.2 对称角铺设层合板 171
10.3.3 反对称正交铺设层合板 172
10.3.4 反对称角铺设层合板 173
10.4 层合板的屈曲 174
10.4.1 薄板屈曲微分方程 174
10.4.2 平面载荷作用下简支层合板的屈曲 176
10.4.3 特殊正交各向异性层合板 177
10.4.4 对称角铺设层合板 178
10.4.5 反对称正交铺设层合板 178
10.4.6 反对称角铺设层合板 179
10.5 层合板的振动 180
10.5.1 特殊正交各向异性层合板 181
10.5.2 对称角铺设层合板 182
10.5.3 反对称正交铺设层合板 182
10.5.4 反对称角铺设层合板 183
习题 183
第11章 复合材料层合板的强度分析 184
11.1 单层板的力学性能 184
11.1.1 单层板的基本刚度与强度 184
11.1.2 单层板强度和刚度的实验测定 185
11.1.3 单层板力学性能小结 190
11.2 单层板的强度失效准则 191
11.2.1 最大应力失效准则 191
11.2.2 最大应变失效准则 193
11.2.3 蔡{希尔 (Tsai-Hill) 失效准则 194
11.2.4 霍夫曼 (Ho.man) 失效准则 197
11.2.5 蔡{吴 (Tsai-Wu) 张量失效准则 198
11.2.6 强度失效准则比较 202
11.3 Hashin 失效准则 204
11.4 层合板中的应力计算 205
11.5 层合板的强度分析 207
11.5.1 单层板的安全裕度 208
11.5.2 层合板的强度 208
11.5.3 失效单层板的刚度退化准则 209
11.5.4 层合板强度分析 209
习题 217
第12章 层合板的层间应力 218
12.1 引言 218
12.2 层间应力的弹性力学解 219
12.3 层间应力的实验证实 223
12.4 正交铺设层合板的层间应力 224
12.5 层间应力的联系 225
12.6 自由边界脱层的抑制方法 226
习题 227
第13章 复合材料的湿热效应 228
13.1 层合板的湿热变形 228
13.1.1 单层板的湿热变形 228
13.1.2 考虑单层板湿热应变的应力-应变关系 230
13.1.3 层合板的湿热效应 231
13.2 层合板的湿热应力 233
13.2.1 层合板的热应力 233
13.2.2 层合板的残余应变和残余应力 237
习题 244
附录A 弹性力学和有限元法基本理论 245
A.0 基本记法 245
A.0.1 指标记法 245
A.0.2 张量记法 245
A.0.3 矩阵记法 246
A.0.4 Voigt 记法 246
A.1 弹性力学基本方程 247
A.2 弹性力学问题的建立与求解 250
A.3 弹性体的能量原理 253
A.4 有限元分析的基本过程 255
A.4.1 单元位移模式 256
A.4.2 单元刚度阵和有限元方程的建立 256
A.4.3 整体有限元方程的组装 258
A.4.4 边界条件的引入与方程的求解 258
A.5 有限元法的一般化——加权余值法 259
习题 261
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