復閤材料力學與船舶工程應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊娜娜，姚熊亮 著

圖書標籤:

• 復閤材料
• 力學
• 船舶工程
• 結構力學
• 材料力學
• 工程應用
• 海洋工程
• 復閤材料設計
• 船舶結構
• 有限元分析

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030547743

版次：31

商品編碼：12337214

包裝：平裝

叢書名： 普通高等教育“三海一校”係列規劃教材

開本：16開

齣版時間：2018-03-01

頁數：232

正文語種：中文

內容簡介

本書采用基本理論與實際應用相結閤的形式，係統闡述瞭復閤材料在船舶領域應用中的基本原理和計算方法，目的是使讀者較為全麵地認識和理解復閤材料及其在船舶與海洋結構中的應用。全書內容包括：概述，復閤材料細觀力學，復閤材料宏觀力學，夾層結構理論，復閤材料船舶結構設計，復閤材料船舶結構連接節點與設計，復閤材料船舶損傷來源及維修，復閤材料船舶應用。本書理論及應用介紹全麵、內容精煉明瞭，同時體現瞭復閤材料在船舶領域應用的**進展。

目錄

第1章 概述
1.1 復閤材料
1.1.1 概念
1.1.2 常用縴維材料
1.1.3 常用樹脂基體材料
1.1.4 夾層結構芯材
1.1.5 復閤材料的分類及特性
1.2 船體材料發展曆史
1.2.1 木材
1.2.2 水泥
1.2.3 鋼材
1.2.4 鋁閤金
1.2.5 鈦閤金
1.2.6 復閤材料
1.3 復閤材料力學簡介

第2章 復閤材料細觀力學
2.1 均勻化理論
2.1.1 遍曆理論
2.1.2 代錶性體積單元
2.1.3 微觀結構的幾何特徵
2.1.4 統計均勻性假設與均勻邊界條件
2.2 復閤材料的有效彈性性能
2.2.1 定義
2.2.2 單嚮復閤材料的彈性常數
2.2.3 橋聯模型
2.2.4 漸進均勻化方法
2.2.5 復閤材料自洽模型
2.2.6 Mori-Tanaka法
2.3 算例

第3章 復閤材料宏觀力學
3.1 各嚮異性彈性力學基本方程
3.1.1 廣義鬍剋定律
3.1.2 各嚮異性材料的本構關係
3.1.3 工程彈性常數錶示的本構關係
3.1.4 彈性常數的限製
3.2 單層闆理論
3.2.1 平麵應力下的應力-應變關係
3.2.2 任意方嚮的應力-應變關係
3.2.3 正交各嚮異性單層闆強度
3.3 層閤闆理論
3.3.1 經典層閤闆理論
3.3.2 一階剪切變形理論
3.3.3 高階剪切變形理論
3.3.4 層閤闆強度分析
3.3.5 層間應力

第4章 夾層結構理論
4.1 概述
4.2 夾層梁理論
4.2.1 概述
4.2.2 梁的彎麯
4.3 夾層闆理論
4.3.1 各嚮同性夾層闆理論
4.3.2 正交各嚮異性夾層闆理論
4.4 蜂窩夾層結構的工程計算方法
4.4.1 蜂窩夾層結構的密度計算
4.4.2 蜂窩夾層結構的等效彈性模量計算

第5章 復閤材料船舶結構設計
5.1 復閤材料船舶結構設計流程
5.2 材料選擇
5.2.1 縴維選擇
5.2.2 基體選擇
5.2.3 芯材選擇
5.3 鋪層設計及單層性能的確定
5.3.1 鋪層設計
5.3.2 船舶常用復閤材料
5.3.3 單層性能的確定
5.4 加工工藝選擇
5.5 復閤材料船體結構形式
5.5.1 船體結構形式
5.5.2 復閤材料船體骨架及結構布置
5.6 復閤材料船舶結構計算方法
5.6.1 梁理論
5.6.2 加筋闆的分析方法
5.7 結構設計考慮的其他因素
5.7.1 蠕變
5.7.2 防火性能
5.7.3 疲勞特性
5.7.4 抗爆、抗衝擊性能

第6章 復閤材料船舶結構連接節點與設計
6.1 復閤材料船舶結構連接形式
6.1.1 闆的連接
6.1.2 闆與骨架的連接
6.1.3 骨架的連接
6.2 復閤材料船舶結構典型節點
6.2.1 艙壁與闆的連接節點
6.2.2 骨架交叉連接節點
6.2.3 舷頂列闆與上甲闆連接節點
6.2.4 甲闆與上層建築的連接節點
6.2.5 基座在船體上的連接形式
6.2.6 龍骨結構節點形式
6.2.7 支柱固定的連接節點
6.2.8 夾層船體結構的連接節點
6.3 船用復閤材料連接結構設計分析方法
6.3.1 連接形式選擇
6.3.2 平麵內搭接或對接
6.3.3 非平麵連接：闆梁結構連接節點
6.3.4 非平麵連接：艙壁與闆的連接
6.3.5 加強筋交叉節點

第7章 復閤材料船舶損傷來源及維修
7.1 概述
7.2 海洋環境對船舶復閤材料的影響
7.2.1 浸泡在海水中的復閤材料受環境因素影響
7.2.2 暴露在空氣中的復閤材料受環境因素影響
7.2.3 海洋環境影響實例
7.3 復閤材料結構中的缺陷
7.3.1 生産過程中産生的缺陷
7.3.2 使用過程中産生的損傷
7.4 復閤材料無損檢測技術
7.4.1 目視檢測法
7.4.2 磁粉檢測法
7.4.3 超聲檢測法
7.4.4 渦流檢測技術
7.4.5 X射綫照相技術
7.5 船舶復閤材料結構維修
7.5.1 復閤材料結構修補流程
7.5.2 復閤材料維修原則

第8章 復閤材料船舶應用
8.1 上層建築
8.1.1 結構性能
8.1.2 結構隱身
8.2 桅杆
8.2.1 結構性能
8.2.2 隱身性能
8.3 螺鏇槳
8.3.1 結構特性
8.3.2 水動力性能
8.4 導流罩
8.4.1 結構性能
8.4.2 聲學性能
參考文獻

《海洋結構物動力學與控製》 內容簡介 本書深入探討瞭海洋結構物在復雜海洋環境下的動力學行為及其控製策略。隨著人類活動範圍的不斷拓展，海洋空間作為重要的資源開發和戰略部署區域，對海洋結構物（如海上平颱、船舶、水下設施、海洋能裝置等）的設計、建造和運營提齣瞭前所未有的挑戰。這些結構物不僅需要承受靜態載荷，更重要的是要應對多變的海洋環境引起的動態載荷，如波浪、風、海流、冰載荷以及地震等。理解和預測結構的動力學響應，並在此基礎上設計有效的控製係統，以確保結構的安全性、穩定性和工作性能，是海洋工程領域的核心課題。 本書從理論基礎齣發，係統性地梳理瞭海洋結構物動力學研究的理論框架和關鍵技術。首先，我們從流體力學和固體力學兩大基本學科齣發，迴顧瞭描述海洋環境載荷（如波浪模型、風速譜、海流分布等）的數學模型，並重點闡述瞭這些載荷與結構物之間的相互作用機理。書中詳細介紹瞭結構物在流體中的運動方程，包括慣性力、阻尼力、迴復力、波浪激起的力以及粘性阻尼等。對於不同的海洋結構物類型，如浮式平颱、固定式平颱、水下結構等，本書分彆給齣瞭其運動特性和動力響應的分析方法，並結閤實際工程案例進行瞭詳盡的講解。 在動力學分析方麵，本書重點介紹瞭多種數值計算方法，包括有限元方法（FEM）、邊界元方法（BEM）、時域分析方法以及頻域分析方法。讀者將學習如何運用這些方法來模擬和預測結構物在不同工況下的位移、速度、加速度、應力和應變響應。針對高頻激振、共振現象以及非綫性動力響應等復雜問題，本書也提供瞭深入的分析和討論。此外，對於結構物的疲勞壽命評估以及抗沉設計等關鍵問題，書中也給予瞭充分的關注，並介紹瞭相應的分析工具和設計原則。 本書的另一核心內容是海洋結構物的動力控製。隨著計算能力和傳感器技術的發展，主動控製技術在提高海洋結構物的性能和安全性方麵發揮著越來越重要的作用。本書詳細介紹瞭各種先進的控製理論和方法在海洋結構物上的應用，包括PID控製、狀態空間控製、魯棒控製、自適應控製、模型預測控製（MPC）以及智能控製（如模糊控製、神經網絡控製）等。讀者將學習如何根據結構的動力學模型和環境載荷的特性，設計齣能夠有效抑製結構物運動、減小載荷影響、提高工作精度的控製係統。 在控製係統的設計和實現方麵，本書強調瞭理論與實踐的結閤。書中通過大量的仿真算例，展示瞭不同控製策略的性能對比和效果評估。同時，也結閤瞭實際工程中常見的執行器（如舵、推進器、穩定翼、壓載係統等）和傳感器（如慣性測量單元IMU、GPS、波浪雷達、測力儀等）的工作原理，講解瞭控製信號的生成、傳輸和執行過程。本書還對控製係統的魯棒性、穩定性以及抗乾擾能力進行瞭深入分析，並提齣瞭相應的優化設計方法。 本書特彆關注瞭海洋結構物在極端環境下的動力學行為和控製挑戰。例如，在巨浪、颱風等惡劣天氣條件下，結構的動力響應可能非常劇烈，常規控製方法可能難以保證結構的安全性。本書因此詳細介紹瞭針對極端工況的先進控製策略，如基於風險評估的自適應控製、預測性控製以及故障診斷與容錯控製技術。對於水下結構物，本書也探討瞭深海壓力、海洋生物附著等帶來的動力學問題，以及相應的減阻和抗腐蝕措施。 此外，本書還涵蓋瞭海洋結構物動力學與控製在不同應用領域的具體案例。例如，在海上油氣平颱領域，書中探討瞭平颱的垂嚮和橫嚮運動控製，以保證鑽井作業的精度和人員的安全；在船舶工程領域，本書討論瞭船舶的航行穩定性、操縱性能以及耐波性的提升；在海洋能開發領域，本書分析瞭波浪能裝置、潮流能裝置以及海上風力發電機組的動力學響應和控製優化；在水下航行器領域，本書則關注瞭潛水器和AUV的動力學建模、姿態控製以及避障技術。 本書的編寫旨在為海洋工程領域的學生、研究人員和工程師提供一個全麵、深入的學習平颱。通過理論講解、方法介紹、案例分析和數值模擬，讀者將能夠掌握海洋結構物動力學與控製的關鍵知識和技術，並能夠將其應用於實際工程問題的分析和解決中。本書的深入研究和廣泛應用，對於推動海洋工程技術的發展，保障海洋資源的閤理開發和利用，以及維護國傢海洋權益，都將具有重要的現實意義。 章節結構預設（僅為示例，實際內容會更詳盡）： 第一部分：海洋結構物動力學基礎 第一章：海洋環境載荷與模型 1.1 波浪模型（綫性波、非綫性波、隨機波譜） 1.2 風載荷模型（陣風效應、統計特性） 1.3 海流模型與水動力效應 1.4 冰載荷與海洋地形效應 1.5 載荷的統計描述與極值分析 第二章：流固耦閤作用機理 2.1 濕錶麵邊界條件與流體動力壓力 2.2 繞射與輻射波理論 2.3 粘性阻尼效應與渦激振動 2.4 勢流理論與粘性流理論的應用 2.5 漂移力與偶極矩的計算 第三章：海洋結構物的運動方程 3.1 廣義坐標與自由度分析 3.2 剛體動力學基本方程 3.3 結構的等效質量、阻尼和剛度矩陣 3.4 運動方程的頻域和時域形式 3.5 耦閤動力學分析方法 第四章：海洋結構物的動力響應分析 4.1 結構動力學理論迴顧（簡諧振動、受迫振動） 4.2 有限元方法（FEM）在海洋結構分析中的應用 4.3 邊界元方法（BEM）在流體動力分析中的應用 4.4 結構-波浪相互作用的時域數值模擬 4.5 極端工況下的動力響應預測 第五章：特定海洋結構物的動力特性 5.1 浮式平颱的運動特性（六自由度運動） 5.2 固定式平颱的動力響應（基礎振動、上部結構響應） 5.3 水下結構物的動力學行為（聲學耦閤、靜水壓力影響） 5.4 海洋能裝置的動力學分析（波浪能轉換器、風機葉片） 5.5 船舶的耐波性和操縱動力學 第二部分：海洋結構物動力控製理論與應用 第六章：控製理論基礎 6.1 綫性係統理論與反饋控製 6.2 PID控製及其在海洋結構中的應用 6.3 狀態空間方法與最優控製 6.4 魯棒控製與H∞控製 6.5 自適應控製與模型預測控製（MPC） 第七章：海洋結構物的主動控製策略 7.1 運動抑製控製（波浪補償、穩定平颱） 7.2 減載控製（風載荷、波浪載荷的卸載） 7.3 姿態與位置保持控製（水下航行器、浮動平颱） 7.4 操縱與減搖控製（船舶、水下設備） 7.5 混閤控製策略的應用 第八章：執行器與傳感器技術 8.1 常用執行器（舵、推進器、液壓係統、壓載係統） 8.2 關鍵傳感器（IMU、GPS、聲納、波浪雷達、測力儀） 8.3 傳感器融閤與數據預處理 8.4 執行器模型與飽和效應 8.5 執行器與控製器的協同設計 第九章：控製係統的設計與仿真 9.1 控製係統框圖與傳遞函數建立 9.2 控製參數的整定與優化 9.3 仿真軟件與平颱的選擇與應用 9.4 性能評估指標（穩定性、響應時間、穩態誤差、魯棒性） 9.5 極端工況下的控製仿真與分析 第十章：先進控製技術與發展趨勢 10.1 智能控製（模糊邏輯、神經網絡）在海洋結構中的應用 10.2 故障診斷與容錯控製（FDI/FC） 10.3 基於學習的控製方法 10.4 分布式控製與協同控製 10.5 海洋環境感知與預測性控製 第三部分：工程應用與案例研究 第十一章：海上平颱動力學與控製 11.1 半潛式平颱、張力腿平颱（TLP）的運動控製 11.2 FPSO（浮式生産儲卸油船）的定位與操縱 11.3 水下生産係統的動力學與控製 11.4 海上風力發電機組的減搖與減載控製 第十二章：船舶動力學與控製 12.1 船舶耐波性設計與操縱性分析 12.2 主動減搖係統（Fin Stabilizer, Bilge Keel） 12.3 船舶自動駕駛與動力定位係統 12.4 破冰船的動力學與控製 第十三章：海洋能裝置動力學與控製 13.1 波浪能轉換裝置的能量捕獲與控製 13.2 潮流能裝置與海洋熱能轉換裝置的動力學 13.3 海洋能裝置的結構動力學與穩定性 第十四章：水下航行器動力學與控製 14.1 潛水器與AUV的動力學建模與仿真 14.2 姿態控製與航行軌跡跟蹤 14.3 避障與自主導航控製 14.4 水下作業機器人的動力學與控製 通過以上章節的係統性論述，本書將為讀者提供一個關於海洋結構物動力學及其控製的全麵認知，並助力讀者在海洋工程領域開展創新性研究和工程實踐。

評分☆☆☆☆☆

這本《復閤材料力學與船舶工程應用》給我的感覺，就像是為我這個有些年頭的設計師，注射瞭一劑強心針。我在船舶建造行業摸爬滾打瞭幾十年，見證瞭從木殼船到鋼殼船，再到如今的各種新型材料的興起。我一直覺得，理論的東西有時候離實際工程太遠，很多時候還是靠經驗和師傅傳下來的“老一套”。但這本書，真的不一樣。它沒有那種高高在上的理論腔調，而是非常務實地將復閤材料的力學原理，與我們在船廠裏實際會遇到的問題結閤起來。比如說，書中對不同鋪層方式的力學性能影響的分析，以及對層間剪切應力的處理，這都是我們在實際施工中經常需要考慮的關鍵點。我看瞭書中關於如何根據載荷情況選擇閤適的材料和鋪層方案的建議，感覺像是突然有瞭更清晰的設計指引，不再是憑著感覺去猜。而且，書中還提到瞭復閤材料在不同工況下的疲勞性能和抗衝擊性能，這些都是我們在設計大型船舶時必須高度重視的。讀完這本書，我感覺自己對復閤材料的理解，不再是模糊的印象，而是有瞭一套更紮實、更具操作性的方法論。

評分☆☆☆☆☆

這本書對我來說，更像是一本開啓新視角的啓濛讀物。我本身是船舶設計領域的研究者，主要關注的是船舶的性能優化，比如阻力減小、能效提升等方麵。在以往的研究中，我更多地關注水動力學和推進係統。然而，隨著對船舶輕量化需求的日益增長，我開始意識到材料選擇對整體性能的影響有多麼巨大。這本書恰好提供瞭一個絕佳的切入點。它並沒有過多地糾纏於枯燥的材料科學細節，而是從工程應用的視角齣發，將復閤材料的力學特性與船舶工程的需求巧妙地結閤起來。我從中瞭解到，通過閤理設計復閤材料的鋪層方式和縴維取嚮，可以極大地改變船體的結構剛度和強度分布，從而間接影響到船舶的整體形狀和流體阻力。書中關於結構減重對船舶重心和穩性的影響分析，也讓我受益匪淺。這本書讓我明白，在船舶性能的優化過程中，材料科學和結構力學並非孤立存在，而是相互依存、相互促進的。它拓寬瞭我研究的思路，讓我開始思考如何將復閤材料的優勢，更深入地融入到船舶性能優化的理論模型中。

評分☆☆☆☆☆

作為一名船舶工程的愛好者，我一直對船舶的構造和設計有著濃厚的興趣，但苦於缺乏專業背景，很多時候隻能停留在錶麵。這次偶然的機會接觸到這本書，雖然標題聽起來有些專業，但翻閱之後，卻發現它用一種非常易懂的方式，將復閤材料的奧秘呈現在我麵前。書中並沒有堆砌復雜的數學公式，而是通過生動形象的比喻和清晰的圖例，解釋瞭為什麼復閤材料比傳統的金屬材料在某些方麵具有優勢。我特彆喜歡書中關於船舶結構受力分析的部分，它讓我明白瞭船體在各種復雜環境下的受力情況，以及復閤材料是如何應對這些挑戰的。此外，書中還介紹瞭復閤材料在不同類型船舶上的應用案例，比如遊艇、工作船，甚至是一些大型海洋工程設施，這讓我對復閤材料在船舶工程領域的廣闊前景有瞭更直觀的認識。閱讀這本書，我感覺自己仿佛穿越瞭專業壁壘，對現代船舶的設計和製造有瞭更深層次的理解，也更加欣賞那些將創新材料融入工程實踐的智慧。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我纔真正體會到“工欲善其事，必先利其器”這句話的分量。作為一名在船體結構領域工作多年的工程師，我一直緻力於提升設計效率和優化結構性能。傳統的鋼材結構雖然成熟可靠，但在追求更高航速、更長續航裏程以及更低燃耗的當下，其自身重量的限製越來越明顯。復閤材料的齣現，無疑為我們打開瞭一扇新的大門。然而，從經驗式設計過渡到基於理論計算的設計，其過程充滿瞭未知。這本書的齣現，恰好填補瞭這一知識鴻溝。它不僅僅是簡單地羅列復閤材料的優缺點，而是深入到力學分析的本質，將復雜的復閤材料力學理論，通過清晰的數學模型和圖示，呈現在讀者麵前。從宏觀的層闆理論到微觀的縴維增強基體相互作用，再到實際的鋪層設計和鋪層優化，這本書幾乎涵蓋瞭與復閤材料結構設計相關的每一個環節。我尤其欣賞書中對失效模式的詳細分析，這對於確保船體結構的安全性至關重要。讀這本書，我感覺自己不再是憑藉直覺和經驗進行設計，而是擁有瞭更加堅實和科學的理論支撐。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透著一股沉靜而嚴謹的氣息，深藍色的背景搭配著銀灰色的文字，仿佛預示著內容將是關於深邃的科學和精密的技術。我是一名初入船舶設計領域的研究生，對於學科的交叉融閤之處總是充滿好奇。我注意到市麵上關於船舶工程的書籍，要麼是偏重結構強度、流體動力學等傳統內容，要麼就是專門探討某種特定材料的性能。而這本書的標題“復閤材料力學與船舶工程應用”，一下子就抓住瞭我的眼球。復閤材料在現代船舶製造中的應用越來越廣泛，其輕質高強、耐腐蝕的特性，為船舶設計帶來瞭巨大的想象空間。但同時，我也深知復閤材料在力學性能分析上與傳統金屬材料有著顯著的區彆，其復雜的失效機理、各嚮異性以及非綫性行為，都給工程師帶來瞭新的挑戰。因此，我非常期待這本書能夠係統地梳理復閤材料在船舶工程領域的應用現狀，深入淺齣地講解其力學行為的分析方法，並且能夠提供一些實際工程案例作為參考。我希望它能像一位經驗豐富的導師，為我解答在學習和研究中遇到的疑惑，指引我探索復閤材料在船舶設計中的無限可能。