本书采用细观力学方法分析了长纤维复合材料、短纤维复合材料、微粒复合材料、有机纤维复合材料、混杂纤维复合材料的细观结构与力学性能，对复合材料增强机理的损伤、断裂，以及各种力学性能测试方法做了简要的分析和介绍，以期能对复合材料的设计、制备和使用有所帮助，使读者对复合材料的细观结构和力学性能有初步了解。
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第1章 绪论 1
1.1 复合材料及其特点、发展概况 1
1.2 纤维和纤维束强度 2
1.2.1 纤维的基本参数 2
1.2.2 单丝强度与模量 3
1.2.3 纤维束的强度 3
1.3 纤维强度和纤维束强度的统计分布规律 5
1.3.1 纤维强度的统计分布规律 5
1.3.2 纤维束强度的统计分布规律 7
第2章 长纤维复合材料的细观结构与力学性能 9
2.1 细观力学的基本假设与典型单元体 9
2.1.1 基本概念 9
2.1.2 细观力学的基本假设 10
2.1.3 典型单元体 11
2.2 单向纤维复合材料的纵向拉伸性能 12
2.2.1 纵向拉伸应力σcL、纵向拉伸模量EcL 13
2.2.2 应力-应变特性和纵向拉伸强度σcu 18
2.2.3 影响纵向拉伸强度和模量的因素 22
2.2.4 主泊松比μLT 24
2.2.5 纤维体积分数Vf 25
2.2.6 复合材料密度σc和孔隙率Vv 26
2.3 单向纤维复合材料的横向拉伸性能 27
2.3.1 横向拉伸应力σT、横向拉伸模量ET 27
2.3.2 横向拉伸强度σTu 31
2.3.3 横向泊松比μTL 33
2.4 纵向压缩性能 34
2.4.1 纤维受压失稳模式（Rosen公式） 35
2.4.2 基体受压失稳模式（林毅公式） 37
2.5 横向压缩性能 40
2.6 面内剪切性能 41
2.6.1 面内剪切模量GLT 41
2.6.2 面内剪切强度τcLT 43
2.7 小结 44
习题 45
第3章 短纤维复合材料的细观结构与力学性能 47
3.1 引言 47
3.2 短纤维复合材料增强机理的细观力学分析 48
3.2.1 应力传递理论 48
3.2.2 理想塑性基体复合材料中的应力分布 50
3.2.3 弹性及弹塑性复合材料中的应力分布 51
3.2.4 纤维的平均应力*f 53
3.2.5 短纤维单向复合材料的强度 54
3.2.6 短纤维单向复合材料的弹性模量 56
3.2.7 短纤维随机均匀分布复合材料的拉伸强度 57
3.3 短纤维复合材料用纤维及其特点 57
3.3.1 玻璃纤维 57
3.3.2 碳纤维 58
3.3.3 高模量聚乙烯纤维 60
3.4 短纤维复合材料的树脂基体及其特点 61
3.4.1 热固性树脂体系 62
3.4.2 热塑性树脂体系 63
3.5 短纤维增强热塑性树脂复合材料的性能 64
3.5.1 玻璃短纤维增强热塑性树脂复合材料的性能 64
3.5.2 玻璃短纤维增强热塑性复合材料的增强效果分析 66
3.5.3 碳纤维增强热塑性复合材料的性能 72
3.6 玻璃短纤维增强热固性复合材料的性能 72
3.7 短纤维增强复合材料的发展方向 73
习题 76
第4章 微粒复合材料的细观结构与力学性能 77
4.1 引言 77
4.2 微粒复合材料增强机理的细观力学分析 78
4.2.1 微粒复合材料的强度 78
4.2.2 微粒复合材料的模量 82
4.3 微粒的结构和性能对复合材料结构与性能的影响 85
4.3.1 微粒填料的晶态和集合体形态 85
4.3.2 无机微粒填料中的水化物及其形态 85
4.3.3 微粒填料的细节结构 85
4.3.4 微粒填料的表面结构与性能 86
4.3.5 微粒填料增强作用的分析 88
4.4 微粒复合材料的性能 88
4.4.1 微粒增强热固性树脂复合材料的性能 88
4.4.2 微粒增强热塑性复合材料的性能 88
习题 89
第5章 有机纤维复合材料的细观结构与力学性能 90
5.1 增强用有机纤维的结构与性能 90
5.1.1 增强用有机纤维的类型 90
5.1.2 有机纤维的形态结构 91
5.1.3 增强用有机纤维的主要性能 102
5.1.4 微观结构对纤维性能的影响 104
5.1.5 有机纤维的表面改性方法 106
5.2 有机纤维复合材料的性能 107
5.2.1 有机长纤维增强复合材料的性能 107
5.2.2 有机短纤维增强复合材料的性能 110
5.3 有机纤维复合材料的特点 112
5.3.1 概述 112
5.3.2 界面过渡层的形成 112
5.3.3 黏结剂对有机纤维的影响 114
5.3.4 有机纤维对固化过程的影响 114
5.3.5 工艺条件对有机纤维及黏结剂相互作用的影响 115
5.3.6 有机纤维复合材料的偶联剂 116
5.3.7 有机纤维复合材料对组分的要求 116
习题 116
第6章 混杂纤维复合材料的细观结构与力学性能 117
6.1 引言 117
6.2 混杂纤维复合材料增强机理的细观力学分析 121
6.2.1 长纤维复合材料的纵向拉伸性能 121
6.2.2 短纤维复合材料的纵向拉伸性能 123
6.3 单向混杂纤维复合材料的力学性能 125
6.3.1 单向混杂纤维复合材料的应力-应变曲线 125
6.3.2 单向混杂纤维复合材料的断裂分析 127
6.3.3 单向混杂纤维复合材料的拉伸性能 127
6.3.4 单向混杂纤维复合材料的压缩性能 128
6.3.5 单向混杂纤维复合材料的剪切性能 130
6.3.6 单向混杂纤维复合材料的弯曲性能 130
6.3.7 单向混杂纤维复合材料的冲击性能 132
6.3.8 单向混杂纤维复合材料的疲劳性能 133
6.3.9 单向混杂纤维复合材料性能举例 133
6.4 混杂效应 134
习题 136
第7章 复合材料增强机理的损伤和断裂分析 137
7.1 引言 137
7.2 均质材料（组分材料）的断裂分析 139
7.2.1 材料的理论强度和实际强度 139
7.2.2 均质材料的断裂过程 140
7.2.3 裂缝尖端的应力集中和裂缝的扩展 141
7.2.4 纤维的强度及其影响因素 143
7.3 单向纤维复合材料纵向拉伸时的断裂分析 145
7.3.1 单向纤维复合材料纵向拉伸时的微观变形和微裂缝的引发（初始损伤的产生） 145
7.3.2 初始裂缝的扩展及材料的断裂 146
7.3.3 单向纤维复合材料纵向拉伸强度的估算及提高强度的途径 149
7.3.4 典型纤维复合材料的损伤机理分析实例 151
7.3.5 飞机用复合材料常见的损伤分析 152
7.3.6 碳纤维复合材料损伤常用的检测方法 152
习题 154
第8章 复合材料的冲击性能及损伤、破坏形式 155
8.1 复合材料的冲击性能的表征方法 155
8.2 复合材料的冲击性能分析 156
8.3 复合材料冲击损伤及剩余强度理论 159
8.3.1 复合材料的冲击损伤 160
8.3.2 复合材料受冲击时的剩余强度理论 161
8.4 复合材料在高速冲击载荷下的破坏行为 162
8.4.1 基体在不同应变率下的冲击响应 163
8.4.2 碳纤维复合材料的冲击响应 163
8.4.3 玻璃纤维复合材料的冲击响应 164
习题 166
第9章 复合材料的力学性能测试 167
9.1 拉伸性能测定 167
9.2 弯曲试验 169
9.3 压缩试验 171
9.4 剪切试验 171
9.5 疲劳试验 174
9.6 冲击试验 174
参考文献 177
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