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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