复合材料与粘弹性力学（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张少实，庄茁 编

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• 复合材料
• 粘弹性力学
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• 工程力学
• 第二版
• 高等教育
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• 力学

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111329428

版次：2

商品编码：10491094

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 普通高等教育“十一五”国家级规划教材

开本：16开

出版时间：2011-02-01

用纸：胶版纸

页数：184

字数：239000

内容简介

　　 《复合材料与粘弹性力学（第2版）》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，也是“高等工程力学系列规划教材”之一，阐述了复合材料力学与粘弹性力学的基础知识。
《复合材料与粘弹性力学（第2版）》分为两部分，第一部分为复合材料力学行为，包括复合材料的应力与应变关系、正交各向异性单向板的强度准则及细观力学分析、层合板的刚度与强度分析、复合材料的结构设计及有关专题等内容；第二部分为粘弹性力学行为，主要阐述聚合物的粘弹性与屈服行为、材料的非线性粘弹性力学行为和超弹性力学行为等内容。
《复合材料与粘弹性力学（第2版）》既注重基础知识、基本概念的表述，又结合了学科发展和工程应用实例；既对成熟理论、技术给出了结论，又对未来发展进行了启发式的讨论。
《复合材料与粘弹性力学（第2版）》可作为力学专业高年级本科生和非力学专业研究生的力学课程系列教材，也可作为从事复合材料和粘弹性材料研究和应用的人员与工程师的参考书。

内页插图

目录

第2版前言
第1版前言
主要符号表
第1章 复合材料概论
1.1 复合材料的定义与分类
1.2 复合材料的结构形式与制造方法
1.3 复合材料的特性及分析方法
1.4 复合材料在工程中的应用
1.5 习题

第2章 各向异性材料的弹性应力－应变关系
2.1 引言
2.2 各向异性材料的应力－应变关系
2.3 正交各向异性材料的应力－应变关系
2.4 横观各向同性材料与各向同性材料
2.5 正交各向异性材料弹性常数的物理意义
2.6 正交各向异性材料工程常数的取值范围
2.7 单向板的应力－应变关系
2.8 广义正交各向异性单向板的表观工程常数
2.9 结论与讨论
2.1 0习题

第3章 正交各向异性单向板的强度准则
3.1 复合材料的强度特性与强度准则概念
3.2 最大应力强度准则与最大应变强度准则
3.3 Tsai－Hill强度准则
3.4 Tsai－Wu张量强度准则
3.5 单向板的强度比方程
3.6 结论与讨论
3.7 习题

第4章 单向板刚度与强度的细观力学分析
4.1 引言
4.2 用材料力学方法分析刚度
4.3 用弹性力学能量原理分析刚度的上下限
4.4 用弹性力学精确解法分析刚度
4.5 用接触时的弹性力学解法分析刚度
4.6 用半经验法预测刚度
4.7 单向板沿纤维方向的抗拉强度
4.8 单向板沿纤维方向的抗压强度
4.9 单向板沿垂直纤维方向的抗拉强度、抗压强度与面内抗剪强度
4.10 纤维－基体的界面
4.11 结论与讨论
4.12 习题

第5章 层合板的刚度与强度分析
5.1 引言
5.2 层合板的标记
5.3 经典层合板理论
5.4 单层板的刚度
5.5 对称层合板的刚度
5.6 反对称层合板的刚度
5.7 层合板刚度的坐标变换
5.8 层合板刚度的实验验证
5.9 层合板的强度分析
5.10 层合板的层间应力与边缘效应
5.11 结论与讨论
5.12 习题

第6章 复合材料结构设计
6.1 复合材料结构设计的新理念
6.2 复合材料结构设计概述
6.3 材料设计
6.4 层合板设计
6.5 结论与讨论
6.6 习题

第7章 复合材料力学的几个专题
7.1 纤维端部的应力与应变分布
7.2 短纤维复合材料
7.3 复合材料的疲劳
7.4 结论与讨论
7.5 习题

第8章 聚合物的粘弹性与屈服行为
8.1 引言
8.2 聚合物的粘弹性行为
8.3 拉普拉斯变换的应用
8.4 聚合物的屈服与应变软化和硬化行为
8.5 结论与讨论
8.6 习题

第9章 材料的非线性粘弹性行为
9.1 非线性应变蠕变
9.2 非线性应力松弛
9.3 工程应用实例
9.4 非线性粘弹性构件设计方法
9.5 梁弯曲与轴扭转的蠕变问题
9.6 结论与讨论
9.7 习题

第10章 材料的超弹性力学行为
10.1 橡胶材料
10.2 超弹性材料的本构关系
10.3 橡胶变形力学行为
10.4 常用橡胶材料的本构关系
10.5 试验拟合超弹性本构模型系数
10.6 结论与讨论
10.7 习题
附录
附录A 拉普拉斯变换简表
附录B 张量标记

精彩书摘

第1章 复合材料概论
1.3 复合材料的特性及分析方法
1.3.2 复合材料的力学分析方法
总的来说，对于复合材料的非均匀性，可以用宏观力学和细观力学两种方法来分析。对于各向异性，可以采用各向异性本构理论来分析；对于随机性，可以采用统计平均的方法来分析。这里主要介绍宏观力学、细观力学与复合材料结构力学的分析方法。
1.宏观力学分析方法
它从材料是均匀的假定出发，只从复合材料平均表观性能检验组分材料的作用来研究复合材料的宏观力学性能。它把单向板看成均匀的各向异性材料，不考虑纤维与基体的具体区别，用其平均性能来表示单层材料的刚度、强度特性，可以较容易地分析单层与叠层材料的各力学性能，所得结果较符合实际。
2.细观力学分析方法
从分析组分材料之间的相互影响来研究复合材料的力学性能。它以纤维与基体作为基本元件，把纤维与基体分别视为各向同性的均匀材料（有的纤维为横观各向同性），根据纤维的几何形状和布置形式、纤维与基体的力学性能、纤维与基体间的相互作用等来分析复合材料的宏观力学性能。
由于细观力学的分析方法已深入到各组分材料，故分析方法较精细且相当复杂。由于实际纤维形状不完全规则和排列不完全均匀，制造工艺差异与材料内部的缺陷等，细观力学分析方法尚不能完全反应实际材料状况，故尚需要进一步深入研究。
3.复合材料结构力学分析方法
它从更粗略的角度，把叠层材料作为分析问题的起点，来分析复合材料结构的力学性能。它借鉴现有均匀各向同性材料结构力学的分析方法，对各种形状的结构元件，如对板、壳等进行力学分析，其中有层合板及壳的弯曲、屈曲与振动问题，以及疲劳、断裂、损伤、开孔强度等专题。
复合材料的力学理论作为固体力学的一个新的学科分支是近几十年来发展形成的，它是一门实用性很强的学科。在进行分析时，必须了解复合材料的制造工艺、性能测试与结构设计等有关知识。由于问题本身的复杂性以及材料工艺的不断发展，分析理论在不断地研究和发展之中。本书只介绍复合材料力学的基础知识与较实用的分析计算方法。
……

前言/序言

《结构动力学基础与应用》 内容简介 本书深入探讨了结构动力学领域的核心理论、分析方法及其在工程实践中的广泛应用。全书结构严谨，内容全面，旨在为土木工程、航空航天、机械工程以及材料科学等领域的学生、研究人员和工程技术人员提供一部兼具理论深度与实用价值的参考著作。 第一部分：绪论与基本概念 本书开篇首先界定了结构动力学的研究范畴及其在现代工程中的重要性。结构在承受瞬时或随时间变化的载荷（如地震、风荷载、碰撞、旋转惯性等）时产生的响应，是本学科关注的核心。 1.1 结构动力学的基本概念 详细阐述了自由振动、有阻尼振动、强迫振动等基本动力响应类型。引入了位移、速度、加速度作为描述结构运动的基本量。 1.2 离散化与自由度 讨论了将连续体结构（如梁、板、壳）转化为具有有限自由度离散系统（多自由度系统）的模型化过程，重点介绍了集中质量法、瑞利法等简化方法。 1.3 质量、刚度和阻尼矩阵的建立 系统阐述了如何根据结构几何形状、材料属性和边界条件，准确地建立系统的质量矩阵（$M$）、刚度矩阵（$K$）和阻尼矩阵（$C$）。对于质量矩阵，区分了集总质量与一致质量的差异；对于刚度矩阵，则侧重于基于能量原理或有限元方法的推导。 第二部分：单自由度系统动力学 单自由度系统（SDOF）是理解复杂动力学问题的基石。本部分以最简化的模型深入剖析各种激励下的系统响应。 2.1 自由振动分析 推导了无阻尼和有阻尼单自由度系统的运动微分方程。计算了系统的固有频率、自然圆频率和阻尼比，并详细分析了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的自由衰减振动响应。 2.2 简谐荷载下的强迫振动 针对外部周期性激励，推导了稳态响应的解析解。重点讲解了谐振现象，包括振型、相位角，以及激励频率与结构固有频率的关系对响应幅值的影响。引入了频率响应函数和振型放大系数的概念。 2.3 瞬态响应分析 处理非周期性激励，如冲击载荷或阶跃载荷。详细讨论了利用卷积积分（Duhamel积分）求解一般瞬态响应的方法，该方法是后续分析任意荷载激励的基础。 2.4 时程分析与绝对值响应谱 介绍了时间域内的数值积分方法（如中心差分法、Newmark-$eta$法）在求解复杂非线性或非均匀激励下的瞬态响应中的应用。同时，首次引入了反应谱的概念，用以评估结构对特定输入地震动的峰值响应。 第三部分：多自由度系统动力学 多自由度系统（MDOF）是工程结构更真实的数学模型。本部分侧重于模态分析和耦合并行系统的解耦策略。 3.1 运动方程的建立与矩阵特征值问题 推导了多自由度系统的微分方程组。通过假设简谐运动，将复杂的微分方程转化为求解特征值问题（即$([K] - omega^2[M]){phi} = {0}$）。 3.2 特征值与模态分析 详细讲解了特征值（固有频率的平方）和特征向量（模态振型）的计算方法。强调了模态的正交性，这是实现系统解耦的关键。 3.3 模态叠加法（Modal Superposition Method） 这是MDOF系统动力分析的核心技术。通过将原始的耦合运动方程变换到模态坐标系下，实现系统的解耦，从而将一个N自由度问题转化为N个独立的单自由度系统问题。讲解了如何利用模态参与系数（Modal Participation Factor）和模态载荷向量来分配外部激励到各个模态上。 3.4 阻尼在模态分析中的处理 讨论了实际工程中阻尼矩阵的复杂性。重点介绍了瑞利阻尼（Rayleigh Damping），即假设阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的线性组合，并分析了这种近似处理对模态解耦的影响及其适用范围。 第四部分：连续体动力学基础 本部分将分析从离散系统过渡到连续系统，探讨偏微分方程的动力学特性。 4.1 基本方程的建立 以欧拉-伯努利梁理论和更一般的弹性体动力学方程为例，建立了描述连续体振动的偏微分方程。 4.2 梁的自由振动分析 通过分离变量法求解梁的边界条件下的自由振动问题，得到其固有频率和振型函数。这对于分析框架结构、桥梁等线状结构的动力特性至关重要。 第五部分：随机振动与地震工程基础 现代工程结构常常承受随机性的外部作用，本部分引入概率论和随机过程理论来处理这类问题。 5.1 随机过程基础 介绍了随机振动的基本概念，包括平稳过程、遍历性、功率谱密度函数（PSD）以及自相关函数。 5.2 随机响应分析 推导了系统在随机激励下的输出功率谱密度函数。重点讲解了如何利用均方根值（RMS）来评估结构在随机荷载下的响应水平。 5.3 地震动模拟与反应谱方法 详细阐述了地震动输入是随机过程的最佳实践体现。介绍如何基于历史地震记录或人工合成地震波来构建反应谱。重点讨论了反应谱分析法，作为一种工程上高效评估地震响应的替代方法，它避免了复杂的时间步积分。 第六部分：数值方法与软件实现 为了处理高度复杂的结构和非线性问题，数值方法不可或缺。 6.1 有限元法在动力学中的应用 回顾了有限元方法在构建MDOF系统矩阵时的优势，特别是如何有效地处理复杂边界条件和材料非线性。 6.2 直接积分法（Direct Integration Methods） 深入探讨了Newmark-$eta$法、Wilson-$ heta$法等非迭代时间步积分方法的稳定性和精度要求，这些方法是现代有限元软件求解瞬态动力学问题的核心算法。 6.3 模态分析的效率与限制 比较了模态叠加法在计算效率上的巨大优势，同时也指出了其在处理阻尼非比例性或结构非线性时必须谨慎应用的局限性。 本书通过严谨的数学推导、详尽的算例分析以及对工程实际问题的关注，致力于培养读者对结构动力学现象的深刻理解和解决复杂动力学问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，我觉得更多地体现在其对研究前沿的覆盖和深度上。对于我们这些需要处理新型功能材料的研发人员来说，老旧的理论往往力不从心。这本书非常及时地更新了许多近些年出现的先进建模技术，例如，它对各向异性复合材料的粘弹性分析给出了非常细致的框架，包括纤维/基体界面处的损伤演化如何被纳入整体宏观模型。我个人认为，这本书最出彩的地方在于它对“尺度效应”的探讨。它没有将宏观、中观、微观割裂开来，而是试图构建一个跨尺度的关联体系，让你理解从分子链段运动到结构整体长期变形的全过程。这种系统性的视角，极大地拓宽了我对材料力学行为的理解边界。虽然书中的某些高级有限元实现细节没有详细展开，但它提供的理论基础足以指导我们去选择或开发合适的数值算法。它更像是一部奠基之作，为后续的深入研究指明了方向，而不是一本手把手的操作手册。如果你是想快速了解某个小点的入门者，或许这本书的深度会让你感到压力，但如果你想在这个领域做出深入的探究，它无疑是绕不开的一座高峰。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，首先注意到的是它排版的精良。字体大小适中，图表清晰，这一点对于阅读厚重的技术书籍来说至关重要。我特别欣赏作者在处理实际应用案例时的细腻。虽然理论部分占据了大部分篇幅，但穿插其中的工程实例，让那些抽象的数学模型立刻活了起来，不再是孤立的公式堆砌。比如，书中对疲劳损伤累积模型的讨论，结合了实际结构件在循环载荷下的失效分析，这种结合让我对材料在长期服役中的行为有了更直观的认识。我记得有一章专门讲了蠕变和松弛的耦合效应，作者用了很多篇幅来对比不同时间尺度下，这两种现象对结构承载力的影响差异，图示非常到位，清晰地展示了应力应变场是如何随时间演变的。对于我这种偏向于结构设计和评估的工程师来说，这种理论与实践紧密结合的写法，远比纯理论推导更具指导意义。这本书不是那种可以快速“扫读”完就丢在一边的参考书，它更像是一本工具箱，你需要经常翻回去，根据手头的具体材料和加载条件，去查阅相应的模型和参数设定方法。它强迫你去思考：“这个模型在我的工况下是否适用？它的局限性在哪里？”这种深度思考的过程，才是真正提升专业能力的关键。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常大气，那种深沉的蓝色调配上精致的字体，一看就知道分量不轻。我之前对这个领域了解不多，纯粹是工作需要才找来这本书啃的。刚开始翻阅的时候，感觉像是在爬一座陡峭的山，公式和理论铺天盖地，每一个章节的逻辑推导都环环相扣，稍微走神就可能跟不上思路。特别是关于时间-温度等效原理那块，作者的论述非常深入，不仅仅停留在表面的公式引用，而是深入到微观层面去解释宏观现象的本质。这本书的优点在于其严谨性，它不像某些教材那样为了迎合初学者而简化太多，反而保留了学科的原始魅力和挑战性。我花了很多时间去理解那些复杂的本构关系，尝试着去重现书中的推导过程，这是一个非常扎实的学习体验。它要求读者具备一定的数学基础和物理直觉，否则很容易迷失在符号的海洋里。不过，一旦掌握了其中的核心思想，再去看其他相关的文献或者实际工程问题时，就会有豁然开朗的感觉，那些曾经晦涩难懂的概念突然变得清晰起来，就像拨开了眼前的迷雾。这绝对不是一本可以轻松读完的书，它需要时间和耐心去反复咀嚼和消化，但付出的努力绝对是值得的，它为我打下了一个非常坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的总体感觉是“厚重而可靠”。作为一本经过修订的第二版，它显然吸收了第一版出版以来新的实验数据和理论发展。我尤其赞赏它在处理不确定性方面的论述。在实际工程中，材料参数的波动是常态，这本书很早就引入了概率和统计的方法来描述粘弹性响应的随机性，这比许多只关注确定性分析的书籍要更贴近现实。阅读过程中，我发现作者对历史脉络的梳理非常到位，他不仅告诉我们“是什么”，还解释了“为什么会是这样”，追溯了关键公式的诞生背景和实验依据。这使得我们这些学习者在应用这些理论时，能够更加审慎地评估其适用范围。这本书的参考资料部分也做得极为详尽，几乎每一章的末尾都有一个高质量的书目推荐列表，这为我后续的深入学习提供了清晰的路径图。尽管它篇幅巨大，内容密集，但正是这种全面性，让它成为了我案头常备的工具书，每当我遇到棘手的力学问题时，总能从中找到理论依据和解决问题的思路。它不是轻松的读物，但它是一份宝贵的知识资产。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验是充满“挑战”和“惊喜”交织的。最初打开的时候，那种教科书式的开篇让我有些警惕，生怕这是一本枯燥的理论大全。但深入阅读后发现，作者的叙事逻辑非常流畅，尽管涉及的物理概念复杂，但他总能用一种非常清晰的层次结构来组织材料。让我印象特别深刻的是它对非线性粘弹性行为的描述。很多入门书籍会简单带过，但这本却花了大量篇幅详细阐述了如何建立和求解那些复杂的积分微分方程。书中对某些经典模型的历史演变和不同学派之间的观点差异也进行了客观的梳理，这使得读者能够站在一个更高的维度去审视这些理论的优缺点，而不是盲目接受某一种说法。我尤其喜欢作者在一些关键概念引入时，会先用一个简单的类比或者一个思想实验来铺垫，然后再引入正式的数学描述，这极大地降低了理解的门槛。虽然整体难度不低，但这种循序渐进的引导，让我感觉自己不是被强行灌输知识，而是在跟随一位经验丰富的导师进行一场深入的学术探讨。这本书的知识密度极高，我不得不使用大量的便签和批注来标记那些需要深入研究的段落。

评分☆☆☆☆☆

买来学习的，有些帮助

评分☆☆☆☆☆

9.4 非线性粘弹性构件设计方法158

评分☆☆☆☆☆

5.10 层合板的层间应力与边缘效应106

评分☆☆☆☆☆

没想到会接触到材料力学

评分☆☆☆☆☆

3.7 习题50

评分☆☆☆☆☆

9.7 习题163

评分☆☆☆☆☆

5.4 单层板的刚度85

评分☆☆☆☆☆

10.1 橡胶材料165

评分☆☆☆☆☆

感觉不错的