复合材料层合板因具有优良的性能而得到了广泛应用。非对称层合板相较于对称层合板具有更宽的设计域和更丰富的耦合特性，在飞机机翼、风力机叶片等结构的设计中具有重要的应用前景和发展潜力。本书系统介绍非对称层合结构的设计方法，主要内容包括非对称层合板的湿热稳定机理研究、铺层优化设计、数值仿真验证与鲁棒性分析，基于非对称层合板的弯扭耦合盒型结构设计与优化，层合结构耦合特性的试验测量方法，以及湿热稳定层间混杂纤维层合板的优化设计方法等，形成了较为完整的非对称层合结构设计方法体系，较好地回答了“如何得到无湿热翘曲层合板”“如何设计非对称层合板”“如何构造耦合结构”等科学问题，本书内容可用于指导具有自适应变形能力的机翼、叶片等耦合结构设计。
样章试读
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“空天前沿技术丛书”序一
“空天前沿技术丛书”序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 非对称层合结构研究进展 2
1.2.1 非对称复合材料固化变形的研究进展 3
1.2.2 复合材料多耦合效应层合板的研究进展 5
1.2.3 复合材料弯扭耦合盒型结构的研究进展 10
1.2.4 复合材料层合结构优化设计及试验研究进展 12
1.3 非对称层合结构的应用前景 15
1.3.1 非对称层合结构在前掠翼机翼结构设计中的应用 15
1.3.2 非对称层合结构在倾转旋翼结构设计中的应用 16
1.3.3 非对称层合结构在风机叶片结构设计中的应用 17
1.4 本书的组织架构 19
第2章 经典层合理论 20
2.1 引言 20
2.2 单层板的宏观力学分析 20
2.2.1 复合材料单层板的应力-应变关系 20
2.2.2 复合材料单层板的强度理论 23
2.3 层合板的宏观力学分析 26
2.3.1 层合板刚度的宏观力学分析 26
2.3.2 层合板强度的宏观力学分析 29
2.4 几何因子与材料常量 31
2.5 非对称层合板分类与标识方法 35
第3章 湿热效应 40
3.1 引言 40
3.2 单层板的湿热变形 40
3.3 考虑湿热变形的层合板刚度关系 42
3.4 湿热剪切变形和湿热翘曲变形 44
3.4.1 材料热常量 45
3.4.2 湿热剪切和湿热翘曲变形的计算方法 47
第4章 拉剪耦合层合板 50
4.1 引言 50
4.2 湿热稳定的解析条件 50
4.2.1 解析充要条件推导 51
4.2.2 无湿热剪切变形AFB0DS层合板的热线应变 52
4.3 铺层优化设计 53
4.3.1 标准铺层无湿热剪切变形AFB0DS层合板铺层设计 53
4.3.2 自由铺层无湿热剪切变形AFB0DS层合板铺层设计 53
4.4 数值仿真验证 58
4.4.1 湿热效应验证 58
4.4.2 耦合效应验证 60
4.5 鲁棒性分析 62
4.5.1 基于Monte Carlo法的鲁棒性分析方法原理 62
4.5.2 铺层误差对固化剪切变形的影响分析 64
4.5.3 铺层误差对固化翘曲变形的影响分析 67
第5章 拉扭耦合层合板 73
5.1 引言 73
5.2 湿热稳定的解析条件 73
5.2.1 解析充要条件推导 73
5.2.2 无湿热翘曲变形复合材料层合板的热应变 75
5.3 铺层优化设计 75
5.3.1 标准铺层无湿热翘曲变形ASBtDS层合板铺层设计 75
5.3.2 自由铺层无湿热翘曲变形ASBtDS层合板铺层设计 81
5.4 数值仿真验证 87
5.4.1 湿热效应验证 87
5.4.2 耦合效应验证 89
5.4.3 屈曲强度分析 91
5.5 鲁棒性分析 93
5.5.1 铺层误差对AIBSDF层合板固化翘曲变形的影响分析 93
5.5.2 铺层误差对ASBtDS层合板固化翘曲变形的影响分析 96
第6章 拉剪多耦合效应层合板 99
6.1 引言 99
6.2 湿热稳定的解析条件 99
6.2.1 具有两种耦合效应层合板的湿热稳定条件 100
6.2.2 具有三种耦合效应层合板的湿热稳定条件 101
6.2.3 具有四种耦合效应层合板的湿热稳定条件 102
6.3 铺层优化设计 103
6.3.1 数学模型 103
6.3.2 优化结果 104
6.4 数值仿真验证 107
6.4.1 湿热效应验证 107
6.4.2 耦合效应验证 109
6.5 鲁棒性分析 110
第7章 拉扭多耦合效应层合板 111
7.1 引言 111
7.2 湿热稳定的解析条件 111
7.2.1 具有两种耦合效应层合板的湿热稳定条件 112
7.2.2 具有三种耦合效应层合板的湿热稳定条件 113
7.2.3 具有四种耦合效应层合板的湿热稳定条件 114
7.3 铺层优化设计 115
7.3.1 优化数学模型 115
7.3.2 优化结果 116
7.4 数值仿真验证 117
7.4.1 湿热效应 117
7.4.2 耦合效应 119
7.5 鲁棒性分析 121
第8章 基于拉剪耦合层合板的弯扭耦合盒型结构设计 122
8.1 引言 122
8.2 设计原理 122
8.3 基于拉剪单耦合效应层合板的盒型结构设计 124
8.3.1 等截面弯扭耦合盒型结构刚度方程 124
8.3.2 数值仿真验证 128
8.4 基于拉剪多耦合效应层合板的盒型结构设计 134
8.4.1 等截面弯扭耦合盒型结构刚度方程 134
8.4.2 变截面弯扭耦合盒型结构刚度方程 148
8.4.3 弯扭耦合结构的优化设计 155
8.4.4 力学特性验证及鲁棒性分析 158
第9章 基于拉扭耦合层合板的弯扭耦合盒型结构设计 167
9.1 引言 167
9.2 设计原理 167
9.3 基于拉扭单耦合效应层合板的盒型结构设计 168
9.3.1 等截面弯扭耦合盒型结构设计 168
9.3.2 数值仿真验证 169
9.4 基于拉扭多耦合效应层合板的盒型结构设计 173
9.4.1 等截面弯扭耦合盒型结构刚度方程 173
9.4.2 变截面弯扭耦合盒型结构刚度方程 178
9.4.3 弯扭耦合结构的优化设计 180
9.4.4 力学特性验证及鲁棒性分析 183
第10章 耦合效应的实验测量 191
10.1 引言 191
10.2 拉剪耦合效应实验测量 191
10.2.1 试验方案设计 191
10.2.2 拉剪耦合效应测量 194
10.3 拉扭耦合效应实验测量 198
10.3.1 试验方案设计 198
10.3.2 拉扭耦合效应测量 199
10.4 弯扭耦合效应实验测量 202
10.4.1 试验方案设计 202
10.4.2 等截面盒型结构的弯扭耦合变形测量 204
10.4.3 变截面盒型结构的弯扭耦合变形测量 209
第11章 层间混杂层合板设计 215
11.1 引言 215
11.2 刚度矩阵与湿热内力 215
11.3 湿热稳定性 219
11.3.1 层间混杂拉剪多耦合效应层合板 219
11.3.2 层间混杂拉扭多耦合效应层合板 223
11.4 铺层优化设计 225
11.4.1 层间混杂拉剪多耦合效应层合板 225
11.4.2 层间混杂拉扭多耦合效应层合板 230
11.5 数值仿真验证 233
11.5.1 层间混杂拉剪多耦合效应层合板 233
11.5.2 层间混杂拉扭多耦合效应层合板 236
11.6 鲁棒性分析 239
11.6.1 层间混杂拉剪多耦合效应层合板 239
11.6.2 层间混杂拉扭多耦合效应层合板 240
参考文献 242
附录A 层间混杂层合板的刚度矩阵 255
A.1 拉伸刚度矩阵A 255
A.2 耦合刚度矩阵B 258
A.3 弯曲刚度矩阵D 260
附录B 层间混杂层合板的湿热内力 264
京公网安备 11010102004214号