碳纤维复合材料层合板的力学性能研究
定价:¥65.00
作者: 郭章新
出版时间:2026-08-17
出版社:机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111811619
- 1-1
- 2026-08-17
- 239
内容简介
与普通复合材料相比,碳纤维复合材料具有高比刚度、高比强度、良好的可设计性和耐热性。本书介绍了作者近年来关于碳纤维复合材料层合板在不同载荷下的力学性能及损伤失效机理研究。本书的主要内容包括绪论、碳纤维复合材料层合板的拉伸渐进破坏、含孔碳纤维复合材料层合板的孔口缝合补强、碳纤维复合材料层合板的低速冲击性能、螺栓连接碳纤维复合材料层合板的力学性能、碳纤维复合材料层合板的三点弯曲和多次低速冲击损伤研究以及结语。
本书可作为力学、复合材料、航空工程等专业高年级本科生、研究生,以及相关领域的研究人员和工程师的参考书。
本书可作为力学、复合材料、航空工程等专业高年级本科生、研究生,以及相关领域的研究人员和工程师的参考书。
目录
前言
第1章绪论1
11研究背景1
12国内外研究现状1
121碳纤维复合材料简介1
122碳纤维复合材料层合板的拉伸性能2
123碳纤维复合材料层合板的弯曲性能5
124碳纤维复合材料层合板的低速冲击性能7
13主要研究内容、方法和意义9
参考文献10
第2章碳纤维复合材料层合板的拉伸渐进破坏18
21引言18
22含孔碳纤维复合材料层合板的单轴拉伸渐进破坏有限元模拟20
221复合材料损伤理论20
222UMAT子程序27
223层合板单轴拉伸渐进破坏的有限元分析28
23多孔碳纤维复合材料层合板的单轴拉伸失效破坏机理35
231有限元模拟和试验结果对比35
232分析讨论36
24碳纤维复合材料层合板的双轴拉伸渐进破坏有限元模拟42
241有限元模型42
242分析讨论44
25碳纤维/金属复合材料层合板的单轴拉伸与压缩试验49
251试样制备49
252碳纤维/金属复合材料层合板的拉伸性能测试51
253碳纤维/金属复合材料层合板的压缩性能测试55
254扫描电镜分析56
26氧化石墨烯改性碳纤维复合材料层合板的拉伸试验57
261氧化石墨烯的制备与表征57
262氧化石墨烯改性碳纤维复合材料层合板的制备及拉伸试验60
263拉伸试验结果与断口形貌表征63
27本章小结68
参考文献69
第3章含孔碳纤维复合材料层合板的孔口缝合补强72
31引言72
32含孔碳纤维复合材料层合板孔边应力状态及应力集中73
321有限宽度含孔正交各向异性板孔边应力、应力集中分析73
322含孔层合板孔边应力、应力集中的理论分析76
323算例分析81
324铺层比例对孔边应力集中因子的影响81
325铺层方式对孔边应力集中因子的影响83
326材料弹性常数对孔边应力集中因子的影响83
33含孔碳纤维复合材料层合板孔口缝合补强的有限元模拟84
331有限元模型的建立84
332有限元模拟结果分析86
333不同缝合设计参数对应变的影响88
34孔口缝合补强对含孔碳纤维复合材料层合板层间应力的影响91
341碳纤维复合材料层合板层间应力的研究现状91
342层合板层间应力分析模型92
343层间应力的近似弹性理论解96
344碳纤维复合材料层合板局部平均层间应力97
345孔口缝合补强后层间应力的有限元模拟99
35本章小结102
参考文献103
第4章碳纤维复合材料层合板的低速冲击性能105
41引言105
42碳纤维复合材料层合板的低速冲击有限元模拟106
421冲击相关理论知识106
422界面层(Cohesive单元)的损伤理论108
423VUMAT子程序109
43子弹冲击碳纤维复合材料层合板的应力波数值分析111
431冲击应力波理论111
432有限元模型及验证112
433不同铺层对应力波(横波)的影响特征114
434不同铺层对应力波(纵波)的影响特征116
435应力波在正方形层合板中的传播特征118
44碳纤维/金属复合材料层合板的低速冲击有限元模拟121
441铝合金、钛合金的本构关系121
442有限元模型简介122
443层合板中纤维层沿S11的应力分布123
444铺层对冲击性能的影响127
445子弹冲击层合板深度与冲击能量关系129
45本章小结131
参考文献132
第5章螺栓连接碳纤维复合材料层合板的力学性能134
51引言134
52螺栓连接碳纤维复合材料层合板的拉伸性能分析135
521有限元模型135
522有限元分析137
53螺栓连接碳纤维复合材料层合板的低速冲击有限元模拟142
531低速冲击有限元模拟142
532螺栓连接层合板低速冲击有限元模拟146
54本章小结150
参考文献151
第6章碳纤维复合材料层合板的三点弯曲和多次低速冲击
损伤研究15261引言152
62碳纤维复合材料层合板的三点弯曲试验研究153
621试样制备153
622三点弯曲试验方法及过程154
623试验结果与分析155
63碳纤维复合材料层合板的多次低速冲击试验研究167
631试样制备167
632冲击试验方法及过程168
633试验结果与分析169
634冲击损伤及失效机制175
635DIC损伤分析177
64碳纤维复合材料层合板的多次低速冲击有限元模拟180
641层合板的有限元模型180
642数值计算结果与分析182
65本章小结190
参考文献191
结语194
第1章绪论1
11研究背景1
12国内外研究现状1
121碳纤维复合材料简介1
122碳纤维复合材料层合板的拉伸性能2
123碳纤维复合材料层合板的弯曲性能5
124碳纤维复合材料层合板的低速冲击性能7
13主要研究内容、方法和意义9
参考文献10
第2章碳纤维复合材料层合板的拉伸渐进破坏18
21引言18
22含孔碳纤维复合材料层合板的单轴拉伸渐进破坏有限元模拟20
221复合材料损伤理论20
222UMAT子程序27
223层合板单轴拉伸渐进破坏的有限元分析28
23多孔碳纤维复合材料层合板的单轴拉伸失效破坏机理35
231有限元模拟和试验结果对比35
232分析讨论36
24碳纤维复合材料层合板的双轴拉伸渐进破坏有限元模拟42
241有限元模型42
242分析讨论44
25碳纤维/金属复合材料层合板的单轴拉伸与压缩试验49
251试样制备49
252碳纤维/金属复合材料层合板的拉伸性能测试51
253碳纤维/金属复合材料层合板的压缩性能测试55
254扫描电镜分析56
26氧化石墨烯改性碳纤维复合材料层合板的拉伸试验57
261氧化石墨烯的制备与表征57
262氧化石墨烯改性碳纤维复合材料层合板的制备及拉伸试验60
263拉伸试验结果与断口形貌表征63
27本章小结68
参考文献69
第3章含孔碳纤维复合材料层合板的孔口缝合补强72
31引言72
32含孔碳纤维复合材料层合板孔边应力状态及应力集中73
321有限宽度含孔正交各向异性板孔边应力、应力集中分析73
322含孔层合板孔边应力、应力集中的理论分析76
323算例分析81
324铺层比例对孔边应力集中因子的影响81
325铺层方式对孔边应力集中因子的影响83
326材料弹性常数对孔边应力集中因子的影响83
33含孔碳纤维复合材料层合板孔口缝合补强的有限元模拟84
331有限元模型的建立84
332有限元模拟结果分析86
333不同缝合设计参数对应变的影响88
34孔口缝合补强对含孔碳纤维复合材料层合板层间应力的影响91
341碳纤维复合材料层合板层间应力的研究现状91
342层合板层间应力分析模型92
343层间应力的近似弹性理论解96
344碳纤维复合材料层合板局部平均层间应力97
345孔口缝合补强后层间应力的有限元模拟99
35本章小结102
参考文献103
第4章碳纤维复合材料层合板的低速冲击性能105
41引言105
42碳纤维复合材料层合板的低速冲击有限元模拟106
421冲击相关理论知识106
422界面层(Cohesive单元)的损伤理论108
423VUMAT子程序109
43子弹冲击碳纤维复合材料层合板的应力波数值分析111
431冲击应力波理论111
432有限元模型及验证112
433不同铺层对应力波(横波)的影响特征114
434不同铺层对应力波(纵波)的影响特征116
435应力波在正方形层合板中的传播特征118
44碳纤维/金属复合材料层合板的低速冲击有限元模拟121
441铝合金、钛合金的本构关系121
442有限元模型简介122
443层合板中纤维层沿S11的应力分布123
444铺层对冲击性能的影响127
445子弹冲击层合板深度与冲击能量关系129
45本章小结131
参考文献132
第5章螺栓连接碳纤维复合材料层合板的力学性能134
51引言134
52螺栓连接碳纤维复合材料层合板的拉伸性能分析135
521有限元模型135
522有限元分析137
53螺栓连接碳纤维复合材料层合板的低速冲击有限元模拟142
531低速冲击有限元模拟142
532螺栓连接层合板低速冲击有限元模拟146
54本章小结150
参考文献151
第6章碳纤维复合材料层合板的三点弯曲和多次低速冲击
损伤研究15261引言152
62碳纤维复合材料层合板的三点弯曲试验研究153
621试样制备153
622三点弯曲试验方法及过程154
623试验结果与分析155
63碳纤维复合材料层合板的多次低速冲击试验研究167
631试样制备167
632冲击试验方法及过程168
633试验结果与分析169
634冲击损伤及失效机制175
635DIC损伤分析177
64碳纤维复合材料层合板的多次低速冲击有限元模拟180
641层合板的有限元模型180
642数值计算结果与分析182
65本章小结190
参考文献191
结语194













