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1 绪论 1

1.1 复合材料的发展简史与现状 1

1.2 复合材料的分类 2

1.3 复合材料及其结构设计的特点 3

2 单层的刚度与强度 8

2.1 单层的正轴刚度 8

2.1.1 单层的正轴应力-应变关系 8

2.1.2 各种复合材料的单层正轴刚度参数 10

2.2 单层的偏轴刚度 15

2.2.1 应力转换与应变转换公式 15

2.2.2 单层的偏轴应力-应变关系 16

2.2.3 单层的偏轴模量 17

2.2.4 单层的偏轴柔量 21

2.2.5 单层的偏轴工程弹性常数 23

2.3 单层的强度 29

2.3.1 单层的基本强度 29

2.3.2 单层的失效准则 30

2.3.3 单层的强度比方程 33

2.4 单层的三维应力-应变关系 34

2.4.1 单层的一般三维应力-应变关系 35

2.4.2 单层的正轴三维应力-应变关系 36

2.4.3 横向各向同性单层的正轴三维应力-应变关系 36

2.4.4 单层的偏轴三维应力-应变关系 37

2.4.5 与平面应力状态的关系 38

2.4.6 单层的三维工程弹性常数 38

3.1.1 层合板的表示法 43

3 层合板的刚度与强度 43

3.1 对称层合板的面内刚度 43

3.1.2 面内的内力与面内应变的关系 44

3.1.3 对称层合板的面内工程弹性常数 46

3.1.4 面内刚度系数的计算 46

3.1.5 几种典型对称层合板的面内刚度 47

3.1.6 对称层合板面内刚度的转换 53

3.2.1 弯曲力矩-曲率关系 60

3.2 对称层合板的弯曲刚度 60

3.2.2 对称层合板的弯曲工程弹性常数 62

3.2.3 弯曲刚度系数的计算 63

3.2.4 几种典型对称层合板的弯曲刚度 64

3.2.5 对称层合板弯曲刚度的转换 67

3.3 一般层合板的刚度 70

3.3.1 内力-应变关系 74

3.3.2 一般层合板的工程弹性常数 76

3.3.3 一般层合板刚度系数的计算 77

3.3.4 两种非对称层合板的刚度 79

3.3.5 一般层合板耦合刚度的转换 81

3.3.6 平行移轴定理 82

3.4 层合板的强度 84

3.4.1 最先一层失效强度 84

3.4.2 极限强度 86

3.4.3 层合板的湿热效应及其对强度的影响 89

4.1.1 各向异性体弹性力学基本方程 97

4 复合材料结构分析 97

4.1 复合材料结构分析的基本问题 97

4.1.2 弹性力学问题的一般解法 100

4.1.3 复合材料受拉直杆分析 101

4.1.4 纯剪和纯弯载荷作用下的复合材料构件分析 103

4.2 复合材料梁 108

4.2.1 层合梁分析 108

4.2.2 复合材料薄壁梁 115

4.3 夹层结构分析 120

4.3.1 夹层板分析基础 121

4.3.2 蜂窝夹层结构的工程计算 125

4.4 复合材料板的弯曲分析 133

4.4.1 板弯曲控制方程 133

4.4.2 复合材料板弯曲的应力和应变 138

4.4.3 四边简支正交各向异性板弯曲的解 138

4.4.4 正交各向异性板弯曲问题的列维解法 141

4.4.5 一般层合板的弯曲分析 142

4.4.6 复合材料板的屈曲 146

4.5 复合材料壳体分析 151

4.5.1 薄壳的定义与基本假设 151

4.5.2 曲面几何基础 151

4.5.3 壳体上任意一点的位移 156

4.5.4 壳体的应变 158

4.5.5 壳体内力及变形与内力的关系 161

4.5.6 壳体的平衡方程 163

4.5.7 复合材料圆柱壳分析 165

4.5.8 层合壳薄膜理论 168

5 复合材料连接 171

5.1 复合材料连接方式 171

5.1.1 胶接与机械连接的比较 171

5.1.2 接头效率 172

5.2 胶接连接 172

5.2.1 胶接连接接头的分析 173

5.2.2 胶接连接设计 176

5.3 机械连接 179

5.3.1 机械连接接头的分析 180

5.3.2 机械连接设计 185

6 复合材料结构设计 189

6.1 概述 189

6.1.1 复合材料结构设计过程 189

6.1.2 设计条件 190

6.2 材料设计 191

6.2.1 原材料的选择与复合材料性能 192

6.2.2 单层性能的确定 195

6.2.3 复合材料层合板设计 200

6.3 结构设计 208

6.3.1 结构设计的一般原则 208

6.3.2 结构设计应考虑的工艺性要求 209

6.3.3 许用值与安全系数的确定 210

6.3.4 典型结构件的设计 211

6.3.5 各种结构形式的选择 216

6.3.6 结构设计应考虑的其他因素 217

7 复合材料典型产品设计 220

7.1 复合材料贮罐设计 220

7.1.1 概述 220

7.1.2 卧式贮罐设计 221

7.1.3 立式贮罐设计 230

7.2.1 概述 234

7.2.2 网格理论 234

7.2 纤维缠绕内压容器设计 234

7.2.3 内压容器筒身段的网格理论 235

7.2.4 封头段的网格理论 237

7.2.5 压力容器设计 249

7.3 管道设计 252

7.3.1 概述 252

7.3.2 玻璃钢管道的结构及成型工艺 255

7.3.3 玻璃钢管道的设计要求 255

7.3.5 由土压引起的管道外压及管壁应力 256

7.3.4 由内压引起的周向和轴向应力 256

7.3.6 管道在地面敷设时的载荷和应力 259

7.3.7 架空管的内力及变形 260

7.3.8 温度变化的影响 261

7.3.9 安全系数 262

7.4 冷却塔结构设计 263

7.4.1 概述 263

7.4.2 玻璃钢冷却塔的设计 265

7.4.3 结构设计 267

7.5 地面雷达罩的结构设计 271

7.5.1 概述 271

7.5.2 雷达罩的结构配置与分块 275

7.5.3 地面雷达罩结构设计要求和载荷条件 278

7.5.4 罩体结构的内力计算 280

7.5.5 球罩的强度和稳定性计算 283

7.5.6 雷达罩的壁板连接、加工工艺和表面涂覆 283

参考文献 286