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第一篇 先进复合材料结构分析基础 1

第1章 复合材料基本概念 1

1.1 复合材料的定义 1

1.2 复合材料的分类 1

1.3 复合材料的性能特点 2

1.4 复合材料结构的力学性能特点 5

参考文献 8

第2章 单层板弹性力学基础 9

2.1 各向异性体弹性力学基本方程 9

2.2 平面应力与平面应变 13

2.3 单层板的弹性特征 15

2.4 单层板的工程常数 19

参考文献 22

第3章 层压板弹性力学基础 23

3.1 经典层压板理论 23

3.2 层压板铺层应力分析 26

3.3 典型层压板刚度特征 27

参考文献 31

第4章 强度理论 32

4.1 本位强度 32

4.2 就地强度 33

4.3 复合材料结构强度特点 35

4.4 强度比 35

4.5 层间强度 37

4.6 典型失效准则 38

4.7 层间失效准则 45

参考文献 47

第5章 复合材料结构有限元分析技术基础 49

5.1 复合材料结构基本分析方法 49

5.2 基于ABAQUS？软件的有限元模型基本单元 51

5.2.1 基本单元 51

5.2.2 单元相关知识 54

5.3 材料本构参数设置 56

5.3.1 二维材料模型本构参数设置方法 57

5.3.2 三维材料模型本构参数设置方法 61

5.4 复杂复合材料结构载荷、强度和失效模式综合显示方法 66

5.5 基于ABAQUS？软件的二次开发功能 70

参考文献 71

第二篇 先进复合材料机械连接分析方法 73

第6章 复合材料机械连接概论 73

6.1 机械连接形式及典型失效模式 74

6.2 机械连接分析的主要内容 77

6.3 BOJCAS计划简介 77

参考文献 79

第7章 钉载分配分析方法 81

7.1 概述 81

7.2 钉载分配的刚度法 83

7.2.1 单排钉连接 83

7.2.2 多排单列钉连接 84

7.2.3 规则的多排多列钉连接 88

7.3 钉载分配计算的有限元方法 88

7.3.1 传统的二维有限元模型 89

7.3.2 新二维有限元模型 92

7.3.3 三维有限元模型 95

参考文献 97

第8章 机械连接应力分析方法 98

8.1 概述 98

8.2 解析法 100

8.3 有限元法 103

参考文献 103

第9章 机械连接静强度预测方法 105

9.1 概述 105

9.2 强度包线方法 105

9.2.1 复合材料应力集中减缩系数及应力集中减缓因子 106

9.2.2 经典强度包线方法 107

9.2.3 应力集中减缓因子修正方法 113

9.2.4 强度系数修正方法 114

9.2.5 钉载均布修正方法 115

9.2.6 基于旁路载荷影响的修正方法 116

9.3 特征尺寸方法 118

9.3.1 特征尺寸方法研究进展 118

9.3.2 经典特征曲线方法 119

9.3.3 特征曲线方法的修正研究 121

9.4 渐进损伤方法 125

9.4.1 复合材料机械连接中渐进损伤方法研究现状 125

9.4.2 渐进损伤方法四要素 127

9.4.3 渐进损伤方法预测流程 131

参考文献 132

第10章 典型机械连接分析方法应用实例 135

10.1 典型螺栓连接静强度试验 135

10.1.1 试验件 135

10.1.2 试验过程 137

10.1.3 静强度试验结果 138

10.2 钉载分配计算 140

10.2.1 直接刚度法计算钉载分配 140

10.2.2 有限元法计算钉载分配 143

10.2.3 直接刚度法与有限元法计算结果的比较 145

10.3 螺栓连接的应力分析 146

10.3.1 解析法计算孔边应力分布 146

10.3.2 有限元法计算孔边应力分布 151

10.3.3 孔边应力分布曲线 155

10.3.4 紧固件对孔边应力的影响研究 156

10.4 基于强度包线方法的强度预测 162

10.4.1 经典强度包线方法 163

10.4.2 钉载均布修正方法 165

10.4.3 应力集中减缓因子修正方法 166

10.4.4 基于旁路载荷影响修正方法 169

10.5 基于特征尺寸方法的强度预测 171

10.5.1 经典特征曲线方法 172

10.5.2 基于关键层的特征曲线方法 173

10.5.3 三参数特征曲线方法 174

10.6 基于渐进损伤方法的强度预测 175

10.6.1 复合材料开孔板的渐进损伤分析 176

10.6.2 单钉连接渐进损伤分析 178

10.6.3 多钉连接渐进损伤分析 180

参考文献 182

第三篇 先进复合材料胶接连接分析方法 183

第11章 复合材料胶接连接概论 183

11.1 胶接连接的特点、基本形式及典型失效模式 183

11.2 胶接连接分析方法研究现状 187

11.2.1 国外相关研究计划 187

11.2.2 平面胶接连接 189

11.2.3 非平面胶接连接 191

参考文献 194

第12章 胶接连接应力分析方法 198

12.1 理论分析方法 198

12.1.1 复合材料单搭接胶接接头应力分析方法 198

12.1.2 复合材料双搭接胶接接头应力分析方法 201

12.2 有限元分析方法 203

参考文献 203

第13章 胶接连接静强度预测方法 204

13.1 概述 204

13.2 基于弹塑性力学的传统强度预测方法 205

13.2.1 应力／应变极值方法 205

13.2.2 等效应力方法 206

13.2.3 胶层的失效准则 206

13.3 基于损伤力学的方法 207

13.3.1 传统的损伤力学分析方法 207

13.3.2 损伤区域理论 208

13.3.3 渐进损伤方法 209

13.4 基于断裂力学的方法 209

13.4.1 弹塑性的断裂力学预测方法 209

13.4.2 虚拟裂纹闭合技术 210

13.5 基于损伤-断裂力学的方法 212

13.5.1 内聚力模型 212

13.5.2 内聚力模型的分层萌生及分层扩展准则 214

13.5.3 基于双线性本构的内聚力模型基本参数 215

参考文献 218

第14章 典型胶接连接分析方法应用实例 222

14.1 典型复合材料π胶接接头静强度试验 222

14.1.1 试验件 222

14.1.2 拉伸试验 224

14.1.3 弯曲试验 227

14.2 拉伸载荷下复合材料π胶接接头的渐进损伤模型研究 228

14.2.1 复合材料π胶接接头渐进损伤模型 228

14.2.2 复合材料π胶接接头强度预测 230

14.2.3 修正最大应力准则的验证研究 235

14.3 拉伸载荷下复合材料π胶接接头的失效机理及承载／传载特性 239

14.3.1 失效机理及破坏过程 239

14.3.2 应力分布及传载路径 241

14.4 弯曲载荷下复合材料π胶接接头的失效 243

14.5 典型复合材料π胶接接头结构参数影响 246

14.6 基于内聚力模型的分层扩展模拟 249

14.6.1 典型分层扩展试验 249

14.6.2 内聚力模型的参数模型 251

14.6.3 分层扩展模拟及参数模型验证 254

参考文献 255

附录A 各向同性材料孔边弹性应力集中系数 256

A.1 各向同性材料受载孔挤压弹性应力集中系数 256

A.2 各向同性材料开孔拉伸弹性应力集中系数 258

参考文献 259

附录B 紧固件强度校核 260

B.1 螺栓抗拉强度校核 260

B.2 螺栓抗剪强度校核 260

B.3 螺栓挤压强度校核 260

B.4 拉剪同时作用下螺栓强度校核 260

B.5 螺纹强度校核 261

参考文献 261