復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)

第1章 緒論

1.1 復(fù)合材料的發(fā)展

1.2 纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的特點(diǎn)

1.3 復(fù)合材料的應(yīng)用

1.4 復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)及分析方法

習(xí)題

第2章 各向異性材料的彈性力學(xué)基礎(chǔ)

2.1 各向異性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

2.2 正交各向異性材料的工程彈性常數(shù)

2.3 單層板的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

2.4 單層板的偏軸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

習(xí)題

第3章 單向板的強(qiáng)度理論

3.1 材料的強(qiáng)度

3.2 正交各向異性單向板的強(qiáng)度理論

3.3 強(qiáng)度比與強(qiáng)度比方程

習(xí)題

第4章 層合板的強(qiáng)度與剛度

4.1 層合板的概念

4.2 經(jīng)典層合板理論

4.3 對稱層合板的剛度

4.4 典型非對稱層合板的剛度

4.5 平行移軸定理

4.6 層合板的面內(nèi)與彎曲工程彈性常數(shù)

4.7 層合板的應(yīng)力分析與強(qiáng)度計(jì)算

4.8 層合板的層間應(yīng)力

習(xí)題

第5章 復(fù)合材料濕熱效應(yīng)

5.1 單向板的濕熱變形系數(shù)

5.2 濕熱膨脹系數(shù)的估算

5.3 濕熱變形下單向板的本構(gòu)關(guān)系

5.4 濕熱變形下層合板的本構(gòu)關(guān)系

5.5 層合板殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變

習(xí)題

第6章 復(fù)合材料層合桿及層合梁

6.1 受拉壓載荷的組合桿

6.2 矩形截面梁的彎曲

6.3 薄壁組合梁的彎曲

6.4 復(fù)合材料夾芯板

習(xí)題

第7章 層合板的彎曲、屈曲與振動

7.1 層合板的彎曲方程

7.2 特殊層合板的彎曲問題

7.3 層合板的屈曲

7.4 層合板的振動

7.5 層合板的橫向剪切效應(yīng)

習(xí)題

第8章 層合板的開孔應(yīng)力與機(jī)械連接

8.1 正交各向異性層合板的應(yīng)力場

8.2 層合板中橢圓孑L的應(yīng)力

8.3 層合板中圓形孔的應(yīng)力

8.4 含方孔和裂紋的正交各向異性層合板的應(yīng)力

8.5 含圓孔正交各向異性層合板的破壞準(zhǔn)則

8.6 復(fù)合材料機(jī)械連接

習(xí)題

第9章 復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)的疲勞

9.1 復(fù)合材料疲勞與損傷機(jī)理

9.2 應(yīng)力-壽命曲線與壽命預(yù)測

習(xí)題

第10章 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)數(shù)值分析

10.1 變分原理與有限元法

10.2 層合板單元

10.3 層合板厚殼單元

習(xí)題

參考文獻(xiàn) 2100433B

張博平編寫的《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)》共10章內(nèi)容。前5章介紹了各向異性彈性體的基本理論和復(fù)合材料單向板、層合板彈性特性、本構(gòu)關(guān)系、單向板的強(qiáng)度理論以及計(jì)算方法，簡單討論了濕熱效應(yīng)和殘余應(yīng)力；后5章介紹了復(fù)合材料層合桿和層合板梁的應(yīng)力，層合板的彎曲、屈曲和振動以及層合板的開孔應(yīng)力與機(jī)械連接，并對了復(fù)合材料疲勞損傷及壽命預(yù)測以及層合結(jié)構(gòu)有限元數(shù)值分析中常用的板、殼單元計(jì)算方法等作了簡要敘述。

《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)》可作為航空、航天、機(jī)械、建筑等高等院校力學(xué)專業(yè)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)以及相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生教材，也可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考。

本書為“國防科工委十五規(guī)劃教材”，主要介紹了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)與復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)，它從簡單結(jié)構(gòu)件的角度來分析復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，把層壓材料作為分析問題的起點(diǎn)。其分析方法以各向異性彈性力學(xué)方法為主，同時采用有限元素法、有限差分法、能量變分法等方法。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分以飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)為對象，以大量國內(nèi)外最新研究成果和資料為基礎(chǔ)，以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程為主線，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法做了全面、系統(tǒng)、完整的闡述，以期達(dá)到指導(dǎo)復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。

全書內(nèi)容包括復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)與飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)部分從各向異性體彈性力學(xué)基本方程出發(fā)，論述了復(fù)合材料層合梁、層壓板以及層合殼結(jié)構(gòu)在各種不同鋪層形式下的彎曲、屈曲問題的一般求解方法，內(nèi)容由淺入深，注重基礎(chǔ)理論。飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分詳細(xì)介紹了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法，層壓板與層壓構(gòu)件設(shè)計(jì)，連接設(shè)計(jì)，耐久性/損傷容限設(shè)計(jì)方法，以期達(dá)到指導(dǎo)復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。

全書在內(nèi)容編排上循序漸進(jìn)，力求深入淺出，主要作為高等院校本科生及研究生的教學(xué)用書，也可作為從事復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析工程技術(shù)人員和研究人員的參考書。

結(jié)構(gòu)力學(xué)——靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)課程定位

結(jié)構(gòu)力學(xué)——靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)課程是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程，通過對幾何構(gòu)造分析、靜定結(jié)構(gòu)的受力分析、虛功原理與結(jié)構(gòu)位移計(jì)算等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者具備對靜定結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算的能力，以及自學(xué)和閱讀結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)參考書的能力。

結(jié)構(gòu)力學(xué)——靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)適應(yīng)專業(yè)

結(jié)構(gòu)力學(xué)——靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)課程適合土木工程、水利類工程等專業(yè)學(xué)習(xí)。

結(jié)構(gòu)力學(xué)是一門古老的學(xué)科，又是一門迅速發(fā)展的學(xué)科。新型工程材料和新型工程結(jié)構(gòu)的大量出現(xiàn)，向結(jié)構(gòu)力學(xué)提供了新的研究內(nèi)容并提出新的要求。計(jì)算機(jī)的發(fā)展，又為結(jié)構(gòu)力學(xué)提供了有力的計(jì)算工具。另一方面，結(jié)構(gòu)力學(xué)對數(shù)學(xué)及其他學(xué)科的發(fā)展也起了推動作用。有限元法這一數(shù)學(xué)方法的出現(xiàn)和發(fā)展就和結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究有密切關(guān)系。在固體力學(xué)領(lǐng)域中，材料力學(xué)給結(jié)構(gòu)力學(xué)提供了必要的基本知識，彈性力學(xué)和塑性力學(xué)是結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。另外，結(jié)構(gòu)力學(xué)與流體力學(xué)相結(jié)合形成邊緣學(xué)科——結(jié)構(gòu)流體彈性力學(xué)。

評定結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，從力學(xué)角度看，主要是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要保證結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度，又要保證它有足夠的剛度。強(qiáng)度不夠，結(jié)構(gòu)容易破壞；剛度不夠，結(jié)構(gòu)容易皺損，或出現(xiàn)較大的振動，或產(chǎn)生較大的變形。皺損能夠?qū)е陆Y(jié)構(gòu)的變形破壞，振動能夠縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命，皺損、振動、變形都會影響結(jié)構(gòu)的使用性能，例如，降低機(jī)床的加工精度或減低控制系統(tǒng)的效率等。

觀察自然界中的天然結(jié)構(gòu)，如植物的根、莖和葉，動物的骨骼，蛋類的外殼，可以發(fā)現(xiàn)它們的強(qiáng)度和剛度不僅與材料有關(guān)，而且和它們的造型有密切的關(guān)系。很多工程結(jié)構(gòu)是受到天然結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而創(chuàng)制出來的。人們在結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)造型。加勁結(jié)構(gòu)(見加勁板殼)、夾層結(jié)構(gòu)(見夾層板殼)等都是強(qiáng)度和剛度比較高的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，還要做到用料省、重量輕。減輕重量對某些工程尤為重要，如減輕飛機(jī)的重量就可以使飛機(jī)航程遠(yuǎn)、上升快、速度大、能耗低。