航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法 [Mechanical Analysis Method of 3D Braided Composites] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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梁军，方国东 著

图书标签:

• 航天科学
• 复合材料
• 三维编织
• 力学分析
• 有限元
• 材料科学
• 工程应用
• 结构力学
• 航空航天
• 复合材料力学

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560344928

版次：1

商品编码：11468133

包装：平装

丛书名： 航天科学与工程专著系列

外文名称：Mechanical Analysis Method of 3D Braided Composites

开本：16开

出版时间：2014-03-01

用纸：胶版纸

页数：336

内容简介

　　《航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法》对三维编织复合材料及其组分材料的力学性能分析方法进行了系统地阐述，并且论述了C/C编织复合材料工艺过程中的力学性能和高硅氧／酚醛编织复合材料的高温力学性能分析方法。
　　《航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法》可作为从事纺织复合材料研制和应用设计人员、复合材料力学工作者及相关专业研究生的参考书。

作者简介

　　梁军，1969年6月生于辽宁省大连市，哈尔滨工业大学教授，博士生导师。教育部新世纪优秀人才，黑龙江省杰出青年基金和国家杰出青年基金获得者。兼任中国力学学会理事、青年工作委员会副主任、中国复合材料学会理事、复合材料设计应用与评价专业委员会主任、黑龙江省力学学会秘书长等职务。近年来，主持或参加了多项国家自然科学基金、国防“973”和“863”等课题，先后获得国家科技进步二等奖1项（排名第四）、省部级科技奖励4项，以及黑龙江省青年科技奖、中国力学学会青年科技奖等荣誉称号。在国内外期刊发表学术论文120多篇，参编教材2部，发明专利授权6项。

内页插图

目录

第1章 三维编织复合材料结构特点及其应用
1.1 预制体形式及编织工艺
1.1.1 预制体的形式
1.1.2 纱线
1.1.3 编织工艺
1.2 编织复合材料主要成型工艺
1.2.1 模压成型技术
1.2.2 树脂浸渍技术
1.2.3 树脂传递模塑成型技术
1.3 纤维材料
1.3.1 碳纤维
1.3.2 玻璃纤维
1.3.3 芳纶纤维
1.3.4 硼纤维
1.3.5 PBO纤维
1.4 基体材料
1.4.1 热固性树脂基体
1.4.2 热塑性树脂基体
1.4.3 陶瓷基体
1.5 编织复合材料的特点
1.6 编织复合材料的应用
参考文献

第2章 纤维束的刚度及强度性能预报
2.1 纤维束的纤维填充因子
2.2 整齐笔直排列纤维束有效性能
2.2.1 Mori-Tanaka方法
2.2.2 Hashin-Rosen同心圆柱模型
2.2.3 桥联模型
2.2.4 几种简单预测纤维束有效性能的方法
2.3 扭曲纤维束有效性能
2.3.1 扭曲纤维束的柔度平均法
2.3.2 随机函数理论
2.4 纤维束强度分析模型
2.4.1 纵向拉伸强度
2.4.2 纵向压缩强度
2.4.3 横向拉伸、压缩和剪切强度
2.4.4 Chamis强度公式
2.5 热膨胀系数和湿膨胀系数
2.5.1 热膨胀系数
2.5.2 湿膨胀系数
参考文献

第3章 三维编织复合材料有效性能的分析方法
3.1 编织复合材料几何模型及纤维体积分数
3.1.1 1×1四步法编织复合材料的三胞模型
3.1.2 二步法编织复合材料
3.1.3 三轴圆形编织复合材料
3.2 编织复合材料力学分析模型
3.2.1 刚度平均化方法
3.2.2 最小余能方法
3.3 编织复合材料数值分析方法
3.3.1 有限元方法
3.3.2 多相有限元方法
3.3.3 均匀化方法
参考文献

第4章 三维编织复合材料的积累损伤模拟方法
4.1 各向异性损伤准则
4.1.1 Hashin初始损伤准则
4.1.2 纤维横向压缩初始损伤准则
4.1.3 纤维纵向压缩初始损伤准则
4.2 损伤及损伤演化模型
4.2.1 各向异性材料损伤模型
4.2.2 损伤演化方程
4.2.3 界面损伤模型
4.2.4 三维纤维增强复合材料损伤模型
4.3 非线性问题数值求解过程
……
第5章 三维编织复合材料破坏分析及强度理论
第6章 碳／碳复合材料工艺力学性能分析方法
第7章 高硅氧／酚醛复合材料高温力学性能分析方法

前言/序言

航天科学与工程专著系列：先进结构材料的非线性有限元分析与应用 作者： [此处留空，或填写其他作者信息] 图书简介： 本专著深入探讨了在极端载荷和复杂工况下，先进结构材料，特别是那些具有高度各向异性和非线性行为的材料，进行精确力学性能分析的关键技术与前沿进展。全书以非线性有限元方法（Nonlinear Finite Element Analysis, NFEA）为核心理论框架，结合现代复合材料的微观结构特性，构建了能够有效预测材料在制造、服役及失效过程中的力学响应模型。 第一部分：先进结构材料本构理论基础与数值实现 本部分聚焦于构建适用于航天工程中高比强度、耐高温材料的精确本构关系。传统线性弹性模型在处理大变形、接触、损伤累积等问题时已显示出明显的局限性。因此，本书首先系统回顾了连续介质力学在描述复杂材料行为上的不足，并着重介绍了弹塑性、粘塑性及超弹性本构理论在新型金属合金、陶瓷基复合材料（CMCs）以及热塑性复合材料中的应用。 关键内容包括： 1. 多尺度建模方法论： 介绍如何将微观尺度（如晶体结构、基体/增强体界面）的力学信息，通过均值化技术（如Representative Volume Element, RVE方法），映射到宏观有限元模型中，以获取更准确的材料参数。特别关注界面过渡区（Interphase）对整体性能的影响。 2. 非线性本构模型的建立与参数辨识： 详述了Johnson-Cook、Voce等经典粘塑性模型的修正与扩展，以适应超高应变率（如冲击载荷）下的材料行为。同时，详细阐述了基于实验数据（如拉伸、压缩、蠕变和疲劳试验）的本构模型参数的系统化辨识流程，强调了数据驱动方法的有效性。 3. 有限元数值方法的稳定性与精度控制： 针对非线性问题求解中常见的收敛困难，本书详细分析了牛顿法、修正牛顿法等迭代策略的适用范围。重点讨论了弧长法（Arc-length method）在处理载荷-位移曲线中的软化、屈曲等非线性临界点时的应用，并介绍了次协调（Sub-cycling）和自动时间步长的选择标准，确保数值解的稳定性和物理合理性。 第二部分：复杂载荷下的结构完整性与失效分析 结构完整性是航天器的生命线。本部分将理论分析与工程应用紧密结合，探讨了在服役环境中，结构系统如何从微观损伤演化到宏观失效的全过程。 重点关注领域： 1. 接触与摩擦的非线性分析： 在火箭发动机喷管、热防护系统（TPS）的连接机构、可展开结构等场景中，部件间的复杂接触是不可避免的。本书详细介绍了罚函数法、增广拉格朗日法在处理大变形接触问题中的优势与局限。特别是对磨损模型（Wear models）的引入，用以模拟长期运行中的材料损失和间隙变化对结构刚度的影响。 2. 结构屈曲与稳定性分析的非线性处理： 对于薄壁结构和复杂曲面结构，初始缺陷和几何非线性对极限承载力的影响至关重要。本书构建了非线性屈曲分析（NL Buckling Analysis）的求解流程，涵盖了静载荷下的几何非线性（大转角、大位移）和材料非线性（屈服后行为）的耦合分析。提出了基于能量泛函的后屈曲路径追踪方法。 3. 先进损伤力学（Damage Mechanics）的集成： 阐述了如何将损伤演化模型（如Continuum Damage Mechanics, CDM）嵌入到有限元框架中。不同于简单的失效判据，本书强调损伤演化法则的引入，描述裂纹的萌生、扩展、桥接与分支现象。特别针对纤维增强材料，介绍了基于内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）的界面开裂分析，用于模拟层间脱粘和纤维/基体脱粘过程，为结构剩余寿命评估提供定量依据。 第三部分：动态响应、热-力耦合与优化设计 现代航天器任务往往涉及瞬态冲击、高频振动以及严苛的热环境。本部分将分析重点拓展至时域响应和多物理场耦合问题。 核心内容涵盖： 1. 显式动力学分析及其在冲击中的应用： 针对碰撞、爆炸等高应变率问题，详细介绍了显式有限元方法的数值特点、稳定性条件（Courant-Friedrichs-Lewy 条件）和大规模并行计算策略。重点展示了在模拟空间碎片撞击防护层或着陆缓冲结构时的建模细节和结果后处理技术。 2. 热-力耦合分析（Thermo-Mechanical Coupling）： 探讨了在高速飞行、再入大气层或高能脉冲作用下，材料温度场的剧烈变化如何反馈到力学性能上（热弹性、热塑性）。书中建立了瞬态热传导与结构响应的单向及双向耦合算法，并以高温涡轮叶片或高超声速飞行器壁板的热应力分析为例，展示了该方法的必要性。 3. 结构性能的拓扑优化与逆向设计： 基于前述建立的非线性分析模型，本书介绍了如何将其作为约束条件，融入到结构优化算法中。讨论了在满足非线性刚度、屈曲安全裕度和热应力限制的前提下，如何通过梯度下降法或进化算法实现材料分布的最优布局，以达到减重和性能提升的双重目标。 总结与展望 本书旨在为从事先进结构设计、材料研发和仿真分析的工程技术人员提供一套严谨而实用的工具集。通过深入剖析非线性有限元方法在处理复杂材料和极端工况下的核心挑战，本书不仅巩固了读者的理论基础，更提供了解决实际工程难题的计算策略和验证路径，推动航天结构设计向更高精度、更高可靠性迈进。本书内容侧重于理论建模的深度、数值实现的严谨性，以及复杂物理现象的准确捕获。

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《航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法》这个书名，一下子就勾起了我对高科技材料的好奇心。我常常在想，那些能够承受宇宙射线、微陨石撞击以及巨大应力变化的航天器，究竟是由什么样的材料制成的？“三维编织复合材料”听起来就充满了科技感，它不像普通的金属那样容易理解，似乎是一种更复杂、更具潜力的材料。我猜测，这本书一定深入剖析了这种材料的内部结构，以及这种特殊的编织方式如何赋予它独特的力学性能。我很想知道，作者是如何一步步揭示这种材料的奥秘的，是否包含了大量的计算模型和实验数据。对我这样一个对材料科学了解不深的人来说，这或许是一个绝佳的学习机会，能够让我对现代航空航天工程中那些至关重要的材料有一个更清晰的认识，也可能从中感受到科学研究的严谨与创新。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次看到《航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法》这本书的时候，我脑海里立刻联想到了那些在极端环境下工作的精密仪器，比如卫星、探测器，甚至是我们从未想象过的太空探索工具。我推测，这本书一定在探讨如何让这些关键的结构材料，能够在巨大的温差、压力差以及各种力学载荷下保持其原有的性能，甚至超越传统材料的表现。我特别关注“编织”这个词，它给我一种编织艺术和工程技术的结合感，想象着无数细小的纤维被巧妙地交织在一起，形成一个整体，并拥有非凡的强度和韧性。虽然我对具体的分析方法不甚了解，但我相信书中一定蕴含着许多解决实际工程难题的智慧和经验，或许还能从中看到作者对未来航天材料发展趋势的前瞻性思考。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下，在书店的角落里发现了这本《航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法》。当时我的目光就被它厚重的质感和严谨的命名所吸引。虽然我对“力学性能分析”这个词汇本身并没有太多的专业储备，但“三维编织复合材料”这个概念却激起了我强烈的好奇心。我一直觉得，真正的科学著作，不仅仅是记录事实，更是传递一种思维方式，一种解决问题的逻辑。我设想，这本书很可能就像一位经验丰富的工程师，条分缕析地解释了如何去评估和理解这种新型材料的极限在哪里，它的优点和潜在的不足又是什么。我想象着书中可能会用大量的图表和公式来佐证观点，但同时，它也会用非常清晰的语言，引导读者一步步走进这个复杂的学科世界。也许，读完这本书，我不仅能对三维编织复合材料有一个初步的认识，更能从中学习到一种严谨的科学分析思路，这对于我在其他领域解决问题，也会大有裨益。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我并非航天领域的专业研究人员，也对“三维编织复合材料”这个术语感到陌生。但《航天科学与工程专著系列：三维编织复合材料力学性能分析方法》这个书名，给我一种踏实和专业的印象。它暗示着这本书深入探讨的是一种非常具体且重要的工程问题。我脑海中浮现出的是，作者花费了大量的时间和精力，去研究这种材料是如何在各种严苛的条件下保持稳定性的，以及如何通过精密的计算来预测它可能出现的损伤和失效模式。我尤其好奇，书中是否会涉及到一些独特的实验方法或者模拟技术，来验证这些理论的准确性。对于我这样普通的读者来说，这本书可能提供了一个了解现代航天工业幕后技术的一个窗口，让我们能够窥见那些肉眼看不见的、支撑着伟大梦想的精细科学。它让我对接下来的阅读充满了期待，希望能从中获得知识的启迪，而不是被晦涩的术语所困扰。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常吸引人，那种深邃的蓝色配上银色的字体，仿佛就带着一种探索未知的神秘感，让人迫不及待想知道里面究竟蕴含着怎样的智慧。我一直对航空航天领域抱有浓厚的兴趣，尤其是那些支撑着宏伟工程的背后技术，总觉得它们是人类智慧的结晶。想象一下，那些在宇宙中翱翔的飞行器，其精密的设计和卓越的性能，都离不开材料科学的支撑。而“三维编织复合材料”这个词本身就充满了科技感，它不同于我们常见的二维材料，似乎意味着更复杂的结构和更强大的性能。我特别好奇，这本书是如何将如此前沿的材料，以一种清晰易懂的方式呈现在读者面前的。虽然我不是该领域的专业人士，但这本书的题目给我一种感觉，它不仅仅是枯燥的理论堆砌，更可能包含着作者对这项技术发展趋势的深刻洞察，以及它在未来航天事业中可能扮演的关键角色。我非常期待能从中了解到，是什么样的力量让这些材料能够承受太空极端环境的考验，又是什么样的创新思维孕育出了它们。

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