本書根據(jù)《復合材料力學基礎》第四版譯著，主要包括復合材料單向板應力-應變關系；連續(xù)纖維增強單向板的有效模量和強度等基本內(nèi)容；同時對單向板和層壓板吸濕行為、粘彈特性和動力學行為進行了詳細闡述，*后介紹了材料的斷裂分析以及性能試驗方法。每章節(jié)設有例題和習題幫助讀者理解和掌握相關知識，并附有參考答案。
本書對復合材料力學方面的知識表述邏輯清晰，語言淺顯易懂，非常適合復合材料及力學領域的初學者，同時可供材料領域及其相關專業(yè)的高等院校師生、工程技術人員、研發(fā)人員等參考使用。
[譯者序]
復合材料是指由有機高分子、無機非金屬或金屬等幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，因此可以滿足各種不同的要求。由于其優(yōu)良的特性，因此復合材料已廣泛應用于航空航天、電子、超導、汽車及建筑等領域。
復合材料力學是固體力學的一個新興分支，它主要研究復合材料的力學問題。復合材料力學已形成獨立的學科體系并蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外不少高等院校已將復合材料力學列為力學及相關理工科專業(yè)本科生和研究生的必修和選修課程。
在國家大力發(fā)展航空航天的背景下，了解和掌握復合材料力學性能已成為領域內(nèi)工程技術人員和研發(fā)人員的必備技能之一。
本書為英文書籍《Pinciples of composite material mechanics》第四版的譯著，主要闡述了復合材料單向板應力-應變關系，連續(xù)纖維增強單向板的有效模量和強度，單向板和層壓板吸濕行為、粘彈特性和動力學行為，材料的斷裂分析以及性能實驗方法等內(nèi)容。本書非常適合復合材料力學專業(yè)的初學者了解復合材料力學的基本概念；此外，本書的語言通俗易懂，通過適量例題和習題講述復合材料力學的基本原理、基本概念、公式推導及性能實驗等內(nèi)容，圖文并茂，并且引用了多篇參考文獻，也非常值得讀者仔細研讀。
參加翻譯的人員的分工如下：張曉晶負責翻譯序，引言，附錄，第1、6、7、9、11章；余音負責翻譯第2、3、4章；呂新穎負責翻譯第5、8、10章；全書的統(tǒng)稿工作由張曉晶完成。同時，本書的編寫也得到了馬林、陳欣華、王其政、李崇等研究生們的熱情幫助，在此表示感謝。本書在編寫過程中難免有疏漏錯誤之處，懇請讀者指正。
謹將此書奉獻給復合材料領域的工作者和學子們，祝愿我國復合材料領域人才輩出。
全體譯者
2018年于上海
羅納德·吉布森博士，目前是位于Reno的內(nèi)達華大學的機械工程兼職教授。他在明尼蘇達大學獲得力學博士學位，在田納西大學獲得機械工程碩士學位，在佛羅里達大學獲得機械工程本科學位。他的工業(yè)和政府經(jīng)歷包括擔任聯(lián)合碳化物公司開發(fā)工程師，核分部和NASA蘭利研究中心夏季教員研究員職位。他曾在愛荷華州立大學、愛達荷大學、韋恩州立大學全職工作，以及在斯坦福大學、佛羅里達大學和密西根州立大學做訪問學者。他被選為美國機械工程師協(xié)會、美國復合材料學會、美國材料和工藝工程促進協(xié)會會員。他也是美國工程師教育協(xié)會、AIAA和實驗力學協(xié)會會員。他曾擔任2004至2005年美國復合材料協(xié)會主席，及2002-2003年的副主席。
吉布森博士曾獲得的獎項包括實驗力學協(xié)會年度最佳研究論文Hetenyi獎，愛達荷大學工程學院杰出教師獎，杰出教師獎學金獎，DeVlieg教授和WSU的杰出研究生院導師獎。他的研究成果已發(fā)表在許多學術期刊文章中，并在各種國內(nèi)和國際會議上發(fā)表。他當前的研究興趣包括復合材料和結構的力學表征、復合材料的噪聲和振動控制、復合材料的設計和制造、吸能材料的表征、多功能復合材料和納米復合材料。
1.引言1
1.1 基本概念1
1.2 復合材料組份材料6
1.2.1 增強體，包括納米增強體10
1.2.2 基體和填充材料11
1.3 復合材料的結構應用16
1.4復合材料的多功能應用24
1.5 制造工藝28
1.6復合材料力學行為要素38
1.7 材料力學基本方程回顧39
參考文獻50
2.單層板的應力-應變關系52
2.1引言52
2.2 應力-應變關系中的有效模量53
2.3 應力-應變關系中的對稱性57
2.4 正交各向異性和各向同性工程常數(shù)64
2.5 特別正交各向異性單層板68
2.6 一般正交各向異性單層板72
參考文獻88
3.連續(xù)纖維增強單層板的有效模量89
3.1 引言89
3.2 材料力學基本模型98
3.2.1 縱向模量100
3.2.2 橫向模量103
3.2.3 剪切模量和泊松比105
3.3 改進的材料力學模型113
3.4 彈性模型119
3.4.1 有限差分模型119
3.4.2 有限元模型121
3.4.3 封閉解和變分模型127
3.5 半經(jīng)驗模型128
參考文獻134
4.連續(xù)纖維增強單層板的強度137
4.1 引言137
4.2 多軸強度準則140
4.2.1 最大應力準則141
4.2.2 最大應變準則146
4.2.3 二次交互準則147
4.3 單層板強度的細觀力學模型162
4.3.1 縱向強度162
4.3.2 橫向強度171
4.3.3 面內(nèi)剪切強度176
4.3.4 多軸強度176
參考文獻181
5.單層板的濕熱性能分析187
5.1 引言187
5.2 濕熱性能退化188
5.3濕熱效應下單層板的應力應變關系200
5.4濕熱性能的細觀力學模型209
參考文獻217
6.不連續(xù)纖維增強復合材料單層板分析220
6.1 引言220
6.2 定向不連續(xù)纖維221
6.2.1 應力和強度分析222
6.2.2 模量分析227
6.3 偏軸定向不連續(xù)纖維236
6.3.1 應力和強度分析236
6.3.2 模量分析239
6.4 隨機取向不連續(xù)纖維247
6.4.1 應力和強度分析248
6.4.2 模量分析249
6.5 納米纖維和納米管257
6.5.1 應力和強度分析260
6.5.2 模量分析260
6.6 顆粒264
6.6.1 應力和強度分析265
6.6.2 模量分析267
6.7 混雜多尺度增強體269
參考文獻277
7.層壓板分析283
7.1 引言283
7.2 層壓梁理論284
7.2.1 彎曲應力和變形284
7.2.2 剪切應力和變形288
7.3 考慮耦合的層壓板理論299
7.4 典型層壓板的剛度特征306
7.4.1 特殊正交各向異性層壓板306
7.4.2 一般正交各向異性層壓板307
7.4.3 對稱層壓板308
7.4.4 反對稱層壓板308
7.4.5 準各向同性層壓板308
7.5 層壓板柔度的推導和使用317
7.5.1 層壓板力-變形方程的逆形式317
7.5.2 單層板應力和應變的確定319
7.5.3 層壓板工程常數(shù)的確定319
7.5.4 柔度試驗值與預測值的比較322
7.6 層壓板濕熱效應331
7.6.1 層壓板的濕熱退化331
7.6.2 層壓板的濕熱應力331
7.6.3 層壓板的濕熱膨脹系數(shù)333
7.7 層間應力334
7.8 層壓板強度分析340
7.8.1 面內(nèi)應力引起的首層破壞及后續(xù)破壞340
7.8.2 層間應力引起的分層342
7.9 層壓板的變形和屈曲362
7.9.1 橫向小變形分析362
7.9.2 屈曲分析367
7.10 層壓板的設計選型371
7.11 層壓板分析在復合材料結構中的應用376
7.11.1 復合材料夾層結構376
7.11.2 復合材料格柵結構380
參考文獻390
8.粘彈性和動力學特性394
8.1 引言394
8.2 復合材料的線性粘彈性特性396
8.2.1 蠕變和弛豫的玻爾茲曼疊加積分398
8.2.2 微分方程和彈簧-阻尼模型402
8.2.3 準彈性分析410
8.2.4 正弦振蕩和復數(shù)模量符號412
8.2.5 彈性-粘彈性對應準則416
8.2.6 溫度和老化的影響420
8.3 復合材料的動態(tài)性能436
8.3.1 特殊正交各向異性復合材料桿中的縱向波動和振動437
8.3.2 復合材料梁的彎曲振動442
8.3.3 層壓板的橫向振動446
8.3.4 復合材料阻尼分析451
8.4 粘彈性和動態(tài)特性的納米增強460
參考文獻470
9.斷裂分析476
9.1 引言476
9.2 穿透厚度裂紋的斷裂力學分析476
9.2.1 應力強度因子方法478
9.2.2 應變能釋放率方法481
9.2.3 虛擬裂紋閉合技術484
9.3 穿透厚度缺口的應力斷裂準則489
9.4 層間斷裂495
9.5 斷裂韌性的納米增強505
參考文獻511
10.復合材料力學試驗512
10.1 引言512
10.2 組份材料性能的測試512
10.2.1 纖維測試512
10.2.2 樹脂基體測試515
10.2.3 材料體積分數(shù)的測量518
10.3 復合材料基本性能的測試519
10.3.1 拉伸試驗519
10.3.2 壓縮試驗524
10.3.3 剪切試驗526
10.3.4 彎曲試驗535
10.3.5 層間斷裂試驗536
10.3.6 纖維/基體界面試驗539
10.3.7 開孔和填充孔試驗541
10.3.8 擠壓試驗542
10.3.9 拉脫試驗544
10.4粘彈性和動力學特性測量551
10.4.1 蠕變試驗552
10.4.2 振動試驗555
10.5 濕熱性能測量561
10.5.1 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度試驗561
10.5.2熱膨脹試驗561
10.5.3吸濕試驗562
參考文獻565
11.部分參考答案573
附錄A：矩陣的概念和運算575
附錄B：應力平衡方程583
附錄C：應變-位移方程586
索引588
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