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第1章 三维编织复合材料结构特点及其应用1

1.1 预制体形式及编织工艺2

1.1.1 预制体的形式2

1.1.2 纱线4

1.1.3 编织工艺6

1.2 编织复合材料主要成型工艺14

1.2.1 模压成型技术14

1.2.2 树脂浸渍技术14

1.2.3 树脂传递模塑成型技术15

1.3 纤维材料17

1.3.1 碳纤维17

1.3.2 玻璃纤维18

1.3.3 芳纶纤维19

1.3.4 硼纤维20

1.3.5 PBO纤维21

1.4 基体材料21

1.4.1 热固性树脂基体22

1.4.2 热塑性树脂基体23

1.4.3 陶瓷基体24

1.5 编织复合材料的特点24

1.6 编织复合材料的应用25

参考文献28

第2章 纤维束的刚度及强度性能预报30

2.1 纤维束的纤维填充因子30

2.2 整齐笔直排列纤维束有效性能31

2.2.1 Mori-Tanaka方法32

2.2.2 Hashin-Rosen同心圆柱模型36

2.2.3 桥联模型37

2.2.4 几种简单预测纤维束有效性能的方法39

2.3 扭曲纤维束有效性能41

2.3.1 扭曲纤维束的柔度平均法42

2.3.2 随机函数理论47

2.4 纤维束强度分析模型55

2.4.1 纵向拉伸强度56

2.4.2 纵向压缩强度59

2.4.3 横向拉伸、压缩和剪切强度63

2.4.4 Chamis强度公式66

2.5 热膨胀系数和湿膨胀系数67

2.5.1 热膨胀系数67

2.5.2 湿膨胀系数68

参考文献69

第3章 三维编织复合材料有效性能的分析方法74

3.1 编织复合材料几何模型及纤维体积分数76

3.1.1 1×1四步法编织复合材料的三胞模型76

3.1.2 二步法编织复合材料82

3.1.3 三轴圆形编织复合材料85

3.2 编织复合材料力学分析模型86

3.2.1 刚度平均化方法86

3.2.2 最小余能方法89

3.3 编织复合材料数值分析方法94

3.3.1 有限元方法94

3.3.2 多相有限元方法100

3.3.3 均匀化方法105

参考文献114

第4章 三维编织复合材料的积累损伤模拟方法118

4.1 各向异性损伤准则119

4.1.1 Hashin初始损伤准则120

4.1.2 纤维横向压缩初始损伤准则121

4.1.3 纤维纵向压缩初始损伤准则124

4.2 损伤及损伤演化模型128

4.2.1 各向异性材料损伤模型128

4.2.2 损伤演化方程131

4.2.3 界面损伤模型132

4.2.4 三维纤维增强复合材料损伤模型133

4.3 非线性问题数值求解过程135

4.3.1 初始边值问题的有限元解135

4.3.2 纤维增强复合材料积累损伤非线性分析的数值求解过程139

4.4 三维四向编织复合材料损伤演化分析140

4.4.1 几何模型及有限元模型140

4.4.2 周期边界条件141

4.4.3 数值仿真结果141

参考文献153

第5章 三维编织复合材料破坏分析及强度理论157

5.1 利用二元模型对纺织复合材料失效分析158

5.1.1 组分材料本构关系159

5.1.2 二元模型中耦合弹簧的本构关系160

5.1.3 三维角联锁机织复合材料破坏分析162

5.2 利用积累损伤模型对编织复合材料强度预报168

5.3 破坏理论171

5.3.1 蔡-希尔强度准则171

5.3.2 蔡-吴张量多项式准则173

5.3.3 强度比方程181

5.3.4 基于Kelvin模式的多维各向异性材料准则182

参考文献187

第6章 碳／碳复合材料工艺力学性能分析方法190

6.1 C/C复合材料工艺过程的数值模拟191

6.1.1 C/C复合材料碳基体的原材料191

6.1.2 液相浸渍制备工艺过程192

6.1.3 制备工艺过程中组分转化数学分析模型193

6.1.4 沥青先驱体C/C复合材料制备工艺过程模拟195

6.2 C/C复合材料基体在工艺过程中的力学性能199

6.2.1 工艺过程中基体弹性性能199

6.2.2 工艺过程中基体强度性能202

6.2.3 工艺过程中基体热膨胀系数205

6.2.4 C/C复合材料基体在工艺过程中力学性能的求解205

6.3 单向纤维增强C/C复合材料在工艺过程中的力学性能206

6.3.1 工艺过程中单向复合材料弹性性能208

6.3.2 工艺过程中单向复合材料强度性能211

6.4 C/C编织复合材料在工艺中的力学性能216

6.4.1 编织复合材料的弹性性能217

6.4.2 编织复合材料的强度性能219

6.4.3 C/C编织复合材料算例222

6.5 不同石墨化次数对C/C复合材料力学性能影响的实验研究224

参考文献227

第7章 高硅氧／酚醛复合材料高温力学性能分析方法230

7.1 高硅氧／酚醛复合材料烧蚀机理及表面烧蚀理论231

7.1.1 高硅氧／酚醛复合材料烧蚀机理231

7.1.2 表面烧蚀模型237

7.1.3 烧蚀性能的理论计算结果与实验测量结果244

7.2 高硅氧／酚醛复合材料的体积烧蚀性能248

7.2.1 单侧热流荷载下的一维热响应模型248

7.2.2 一维热响应计算结果与讨论257

7.3 高硅氧／酚醛复合材料多场耦合条件下的热-力学行为265

7.3.1 温度／扩散／变形耦合问题的多物理场耦合分析模型265

7.3.2 多场耦合条件下热-力学响应的有限元计算268

7.3.3 非接触高温热变形测量实验272

7.3.4 多场耦合分析模型计算结果的分析及讨论273

7.4 高硅氧／酚醛复合材料的高温刚度和强度性能衰减分析280

7.4.1 高温压缩强度测试及压缩模量计算280

7.4.2 高温刚度性能衰减分析283

7.4.3 高温强度性能衰减分析289

参考文献292

附录A 局部基矢量的展开系数300

附录B1 坐标转换矩阵304

附录B2 热应力方法中的用户子程序UEXPAN（）306

附录B3 边界力方法中的用户子程序UTRACLOAD（）307

附录C 编织复合材料积累损伤分析ABAQUS内嵌UMAT子程序309

名词索引333