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第一章 概论1

1-1 引言1

1-2 航空、航天技术与新型复合材料2

一、轻5

二、热6

1-3 新型材料的力学发展动向8

一、复合性9

二、多学科交叉性10

三、界面性11

四、断裂与非线性11

六、环境特性12

五、热特性12

第二章 金属与复合材料的材料特性14

2-1 金属材料的微观特性14

一、晶格的周期性14

二、几何性15

三、对称性和方向性15

四、晶体的结合力16

五、晶面角守恒特性17

六、各向异性17

七、解理面17

八、有一定的熔点17

三、CM特性18

二、CM的分类18

2-2 复合材料(CM)的分类及其材料特性18

一、CM的技术体系18

2-3 复合理论(CT)25

一、混合定律25

二、增强系数F27

三、复合理论中的平均应力与平均应变27

2-4 CM的界面与浸润性28

2-5 CM的疲劳和蠕变30

第三章 各向异性体弹性力学基本方程32

3-1 连续体的应力状态32

一、应力分量和应力张量32

二、平衡微分方程33

四、应力转轴公式34

三、斜面应力34

3-2 连续体的应变36

一、位移和位移分量36

二、应变分量和应变张量37

三、斜向应变38

四、应变转轴公式39

3-3 应力和应变的关系40

一、广义虎克定律40

二、应变位能41

三、均质弹性体的弹性特性43

四、弹性对称44

五、弹性系数的的转轴公式50

六、正交异性体的弹性系数51

第四章 单层板的弹性特性及强度理论54

4-1 单层板的弹性特性54

一、单层板弹性主方向的弹性特性54

二、单层板非弹性主方向的弹性特性56

三、单层板弹性系数的方向性60

四、交叉效应与交叉系数61

4-2 单层板的强度理论63

一、宏观强度理论的概念63

二、最大应力理论和最大应变理论65

三、蔡-希尔(Tsai-Hill)理论66

四、霍夫曼(Hoffma)准则67

五、蔡-吴(Tsai-Wu)张量理论68

4-3 单层板强度方向性与各种强度理论的比较73

第五章 层合板的弹性特性及强度77

5-1 概述77

一、层合板的特点77

二、层合板的标记77

5-2 一般层合板的弹性特性78

一、变形分析79

二、层合板的内力表达式80

三、一般层合板的弹性特性81

5-3 单层板的刚度86

一、各向同性单层板86

二、横观各向同性单层板86

四、参考轴与主轴不一致的正交异性单层板87

三、参考轴与主轴一致的正交异性单层板87

5-4 对称层合板的刚度88

一、各向同性组成的对称层合板89

二、对称正交铺设层合板89

三、规则对称角铺设层合板90

5-5 某些非对称层合板的刚度91

一、规则非对称正交铺设层合板91

二、反对称层合板93

三、无矩层合板95

5-6 层合板的强度分析97

一、概述97

三、强度分析98

二、层合板各层应力、应变分析98

5-7 层间应力与层间剥离104

一、层间应力104

二、层间剥离106

第六章 复合材料的细观力学109

6-1 力学分析方法109

6-2 复合材料的弹性性质110

一、假设、模型与方法110

二、CM的密度、应变、应力与应变能密度112

三、弹性系数113

6-3 复合材料强度的细观力学123

一、连续纤维单向CM的强度123

二、不连续纤维单向CM的强度127

第七章 复合材料(CM)的湿热效应130

7-1 CM湿热效应的细观力学130

一、引言130

二、材料的湿热效应130

三、考虑湿热效应时的本构关系132

四、CM湿热效应的分析方法133

五、界面中的热膨胀系数α137

7-2 CM湿热效应的宏观力学139

一、单向材料的湿热膨胀系数139

二、层合材料的湿热膨胀系数142

7-3 中面和厚度方向的湿热膨胀系数145

一、中面内的湿热膨胀系数145

二、厚度方向的热膨胀系数146

7-4 残余应力147

第八章 各向异性梁149

8-1 各向异性体的弹性平面问题149

一、平面应变问题149

二、广义平面应力问题151

三、圆柱弹性体的平面问题155

8-2 各向异性梁的弯曲156

一、自由端承受横向力的悬臂梁的弯曲156

二、受均布载荷简支梁的弯曲157

三、任意横向载荷作用下梁的弯曲158

8-3 各向异性梁的弯曲-扭转耦合163

9-1 引言167

第九章 各向异性板的弯曲、振动与稳定性167

9-2 各向异性板的经典理论168

9-3 圆柱极坐标下各向异性圆板的弯曲175

9-4 层合板的弯曲180

9-5 层合板的屈曲、稳定和振动183

9-6 层合板的振动186

第十章 各向异性壳的弯曲、振动与稳定性190

10-1 引言190

10-2 各向异性壳的近似理论193

10-3 各向异性壳的修正理论198

10-4 各向异性圆柱壳的修正理论199

10-5 圆柱壳的弯曲、稳定和振动206

一、承受横向载荷p(x,θ)时圆柱壳的平衡方程207

二、圆柱壳中面内只承受轴向压力N？及N？时的屈服方程210

三、圆柱壳在横向振动作用下的自振频率210

第十一章 金属间化合物与MMC212

11-1 金属间化合物212

一、什么是金属间化合物212

二、功能材料214

三、涂层217

11-2 金属基体复合材料MMC219

一、MMC概况219

二、MMC的一些特性220

三、界面相容性221

四、定向凝固共晶合金222

五、耐热超合金223

六、石墨纤维增强的MMC224

七、MMC中的力学分析225

第十二章 陶瓷复合材料的物性228

12-1 陶瓷复合材料的发展与现状228

一、陶瓷复合材料的来历228

二、陶瓷材料的理论研究230

三、陶瓷材料与陶瓷发动机230

12-2 陶瓷材料的基本特性231

一、陶瓷的弹性模量231

二、陶瓷的硬度233

三、陶瓷的塑性变形与粘性流动234

四、陶瓷的气孔率236

12-3 陶瓷的热特性237

一、陶瓷的热现象237

二、陶瓷的热响应238

三、比热238

四、陶瓷的Debye特征温度239

五、陶瓷的热膨胀系数240

六、陶瓷的导热系数241

第十三章 陶瓷材料的强度244

13-1 陶瓷的强度与脆性断裂244

一、陶瓷强度的基本概况244

二、陶瓷的脆性断裂244

三、由裂纹引起的应力集中245

四、Griffith-Orowan-Irwin理论246

五、位错与陶瓷247

13-2 陶瓷的断裂能、非线性断裂与增韧249

一、陶瓷的断裂能249

二、陶瓷的非线性断裂251

三、增韧253

13-3 陶瓷强度的统计方法254

一、强度统计方法的由来254

二、Batdorf断裂强度统计理论254

三、Weibull断裂强度统计理论254

四、Weibull统计方法在发动机中的应用258

一、热应力与温度梯度261

14-1 热应力与热冲击261

第十四章 陶瓷材料的热强度261

二、热冲击262

三、热应力断裂263

四、热冲击断裂265

14-2 机械疲劳与热疲劳267

一、机械疲劳267

二、热疲劳270

14-3 陶瓷材料的蠕变272

一、蠕变现象及其基本问题272

二、陶瓷的蠕变研究概况275

三、扩散蠕变与位错蠕变276

参考文献277