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出版者:机械工业出版社

作者:姚贵升

出品人:

页数:1106

译者:

出版时间:2008-1

价格:96.00元

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isbn号码:9787111218876

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• 高强度钢

航空航天复合材料结构设计与制造 本书专注于新兴的航空航天结构材料——高性能复合材料，深入探讨了其从基础理论到实际应用的全过程，旨在为航空航天工程师、材料科学家以及相关领域的研究人员提供一套系统、详尽的技术指南。 第一部分：高性能复合材料基础与性能表征 第一章 复合材料在航空航天领域的重要性与发展趋势 本章首先概述了传统金属材料（如铝合金、钛合金）在现代航空器中面临的性能瓶颈，重点阐述了碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）在提高比强度、比模量、耐疲劳性及耐腐蚀性方面的显著优势。详细分析了未来超音速客机、高空长航时无人机以及可重复使用航天器对轻量化和功能集成化结构的需求，并预测了下一代热塑性复合材料和自修复复合材料在未来十年内的应用前景。 第二章 增强体材料的微观结构与力学特性 深入剖析了航空航天级碳纤维（T300、T800、IM系列等）的制备工艺、晶体结构与缺陷控制。对比了不同类型碳纤维（高模量、高强度）的拉伸性能、弯曲模量及其对宏观材料性能的影响。同时，对芳纶纤维（Kevlar、Nomex）和陶瓷纤维（SiC纤维）的抗冲击性和耐高温特性进行了详尽的性能测试与分析。重点讲解了纤维的表面处理技术（如氧化处理、浆料涂覆）如何影响纤维与基体的界面粘结强度。 第三章 聚合物基体材料的化学结构与加工行为 本章聚焦于航空航天结构件中最常用的环氧树脂、双马树脂（BMI）、聚酰亚胺（PI）以及新兴的热塑性树脂（PEEK、PEKK）。系统阐述了这些基体材料的分子链结构、固化动力学（DSC/TGA分析）及其对复合材料玻璃化转变温度（Tg）的影响。详细介绍了树脂的湿法铺放、预浸料制造工艺（RTM、VARTM）中的粘度控制、脱气处理和浸润性优化，确保基体对纤维的完全浸润，是消除孔隙率的关键。 第四章 复合材料的宏观力学性能测试与损伤评估 系统梳理了航空航天标准（如ASTM D3039、ISO 178）规定的复合材料单向板、层合板的拉伸、压缩、剪切和弯曲性能测试方法。重点讨论了层间剪切强度（ILSS）的测试意义及其与界面强度的关联。深入介绍了复合材料特有的损伤模式，如分层（Delamination）、纤维断裂、基体开裂，并详述了超声波C扫描、热成像和声发射技术在非破坏性检测（NDT）中识别这些早期损伤的原理和实际应用案例。 第二部分：结构设计理论与分析方法 第五章 经典层合板理论（CLT）与刚度矩阵推导 详细推导了基于经典层合板理论（CLT）的应力-应变关系，包括材料坐标系与结构坐标系之间的转换矩阵（旋转矩阵）。精确计算了正交异性材料的平面刚度矩阵（ABD矩阵）的各个分量，并解释了厚度效应、耦合效应（如拉伸-弯曲耦合）对结构响应的影响。提供了如何通过铺层设计（如[0/90/±45]s）来精确调控结构的受力特性和刚度分布。 第六章 复合材料结构的热应力与湿效应分析 探讨了由于航空器在不同飞行高度经历剧烈温变以及湿气吸收导致的复合材料性能劣化问题。推导了考虑温度和湿度的耦合本构关系，计算了热膨胀系数（CTE）与吸湿膨胀系数（SWELL）对结构残余应力的影响。提出了应对措施，如选择低吸湿性基体、设计特定的热保护层结构，以及利用有限元方法模拟温度梯度下的应力集中。 第七章 复合材料结构的屈曲与稳定性分析 针对大面积蒙皮和细长梁结构，本章重点研究了复合材料板壳的临界屈曲载荷。详细介绍了基于能量法的几何非线性屈曲分析方法，并对比了韩-舒（Hahn-Sheinman）模型与基于有限元的三维剪切变形理论（CST）在预测分层后结构屈曲行为上的差异。讨论了加筋结构中隔板与蒙皮连接处的局部屈曲失稳模式。 第八章 疲劳寿命预测与损伤容限设计 深入分析了复合材料在循环载荷下的疲劳损伤累积过程。介绍了基于能量耗散模型（如Miner法则的改进型）和基于应力强度的渐进损伤模型（Progressive Damage Model, PDM）来预测疲劳裂纹的萌生和扩展。重点阐述了损伤容限设计（Damage Tolerance Design）理念，包括如何通过冗余铺层、插入金属层或叠层结构来确保在关键构件遭受损伤后仍能满足安全要求。 第三部分：先进制造工艺与质量控制 第九章 预浸料成型工艺：高压釜与自动铺放技术（ATL/AFP） 详尽描述了高压釜固化（Autoclave Curing）工艺的温度-压力曲线优化，特别是针对厚壁结构件的固化应力控制。着重介绍了自动化纤维铺放（AFP）和自动带材铺放（ATL）技术的设备原理、运动控制算法及其在复杂曲面成型中的精度保证。分析了铺放过程中的纤维带褶皱（Wrinkling）和未完全浸润等缺陷的预防措施。 第十Chapter 树脂传递模塑（RTM）工艺的流体力学与优化 系统讲解了RTM（Resin Transfer Molding）工艺中树脂在干纤维预成型体中的流动特性。建立了达西定律在纤维床中的适用性模型，并引入了各向异性渗透率的概念。详细分析了填充时间、保压压力对孔隙率和纤维体积含量（Vf）的控制，并介绍了真空辅助RTM（VARTM）在制造超大型结构件（如机翼盒段）中的应用。 第十一章 3D编织与增材制造技术在复合材料结构中的应用 探讨了三维（3D）编织技术如何通过垂直于铺层方向的增强纤维来显著提高复合材料的抗剥离和抗冲击性能，并展示了其在发动机短舱连接件中的应用潜力。此外，本书首次系统性介绍了利用选择性激光烧结（SLS）或熔融沉积（FDM）技术制造复合材料模具和辅助夹具的方法，以及新兴的直接纤维增强增材制造技术（Direct Fiber Additive Manufacturing）的研究前沿。 第十二章 结构连接技术：胶接、螺接与混合连接 详细阐述了航空结构中复合材料部件的连接方法。重点分析了结构胶粘剂的性能要求、表面预处理（如等离子处理、化学蚀刻）对粘接强度的影响。对比了胶接、机械螺接（钻孔后）的优缺点，并深入研究了混合连接（胶接-螺接）结构中载荷分配的有限元模型，以及如何通过设计合理的“钉-胶”交互作用来避免湿态下的强度下降。 第四部分：特定结构件的应用案例与维护 第十三章 复合材料机翼和机身结构的设计挑战与实例 以现代客机的大型复合材料机翼为例，分析了如何通过集成化的结构设计（如一体式翼盒、集成式梁翼连接）来简化装配过程并减轻重量。详细讨论了蒙皮与加强筋之间的界面设计，以及如何利用多孔结构和蜂窝夹层结构来应对侧向载荷和保证结构完整性。 第十四章 发动机短舱与导流罩的耐高温设计 针对发动机进气道和短舱等高温区域，本书介绍了陶瓷基复合材料（CMC）和碳/碳（C/C）复合材料的应用。探讨了热防护系统（TPS）的设计，以及如何通过气冷技术和先进的涂层技术来保护聚合物基复合材料在高温环境下的长期服役性能。 第十五章 复合材料结构的在役监测与维修策略 强调了在役复合材料结构进行健康监测（SHM）的必要性。介绍了嵌入式光纤传感器、压电传感器网络在实时应力、应变和损伤识别中的部署方法。最后，提供了针对分层、刺穿损伤和疲劳裂纹的现场快速维修技术，包括热压毯固化修补流程和结构性能恢复的验证标准。 本书力求内容严谨、图表丰富，结合最新的工业标准和前沿研究成果，是全面掌握航空航天复合材料结构设计、制造与维护技术的必备参考书。

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坦白说，我购买这类专业书籍，最看重的是其数据支撑和案例的真实性。市面上很多材料手册充斥着过时的信息，或者过于偏重理论而缺乏工程落地性。我对《汽车用钢应用技术》中关于钢材的“性能-成本”平衡分析非常感兴趣。例如，在考虑更换为更昂贵但性能更优越的超高强钢时，如何准确量化其带来的安全性提升与制造成本增加之间的权衡？如果书中能够引入成熟的生命周期评估（LCA）框架，将钢材从原材料到报废处理的全过程对环境和经济的影响进行分析，那简直是为决策层提供了极佳的参考。再者，现代汽车电子化程度越来越高，电磁兼容性（EMC）也成了结构设计的一部分，钢材的导电性和磁屏蔽性能是否在本书的讨论范畴内？这是一个相对小众但对新能源汽车至关重要的议题。我期待这本书能够提供超越传统机械性能的更广阔的视角，帮助我们构建更具前瞻性的设计思维。

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这本书的语言风格看起来非常适合具有一定材料背景的读者进行深入研读，它似乎没有刻意去回避那些复杂的物理化学概念，而是直接深入到材料微观结构与宏观力学性能之间的内在联系。我非常欣赏这种直击本质的叙述方式。特别是关于热处理工艺对钢材晶粒组织、相变影响的描述，这直接决定了最终零件的性能上限。我希望书中能提供大量显微镜图谱和对应的力学测试曲线，让读者能够直观地建立起“微观结构决定宏观性能”的认知模型。此外，对于新型钢材的研发动态，比如关于贝氏体钢或者纳米晶钢在汽车结构中的潜在应用，如果能够加入一些最新的研究前沿综述，无疑会大大增加本书的时代感和指导意义。总而言之，这本书似乎是在向读者传达一个信息：真正的技术应用，是建立在对材料本征属性的深刻理解之上的，而不是简单的参数堆砌。

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这部《汽车用钢应用技术》显然是为汽车工程师、材料科学家以及相关领域的专业人士量身打造的一本深度技术手册。从我这个角度——一个希望了解汽车材料前沿应用的读者来看，这本书的价值毋庸置疑。它不仅仅停留在介绍钢材的基本属性，而是深入剖析了不同类型的高强度钢（如AHSS、UHSS）在现代汽车轻量化和碰撞安全设计中的具体应用策略。我尤其期待看到关于先进高强钢焊接工艺优化的章节，因为在实际生产线上，如何保证复杂结构的连接强度和耐久性，是摆在工程师面前的巨大挑战。如果书中能详尽阐述激光焊接、电阻点焊等技术在不同钢种上的最佳参数设定，并附带一些实际案例的失效分析，那对于提升生产效率和产品质量将是极大的助力。此外，对于钢材在电动汽车电池包结构中的应用探讨，比如如何平衡刚度、重量和成本，也是当前行业热点，我希望能从中找到一些前瞻性的指导。总的来说，这本工具书的深度和广度，预示着它将成为我工作台上不可或缺的参考资料，尤其是在面对日益严格的排放法规和安全标准时。

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这本书的封面设计和目录结构给人的第一印象是极其严谨和专业，散发着一股浓厚的学术气息和工业实践经验相结合的味道。我注意到其中对疲劳性能和腐蚀防护技术的篇幅似乎占据了相当大的比重，这正是我关注的焦点。现如今，汽车的使用寿命越来越长，如何确保车身结构在长期动态载荷下的可靠性至关重要。我希望书中能详细对比分析不同表面处理技术，比如电泳涂装（E-coat）和新型镀锌工艺，对不同钢种的长期耐腐蚀性能影响的量化数据。如果能提供一个系统性的方法论，指导工程师如何根据车辆的使用环境（如高盐度气候区）来选择最合适的防腐蚀方案，那这本书的实用价值将飙升。另外，关于钢材的增材制造（3D打印）在汽车维修和定制化配件中的潜力，虽然听起来有点超前，但对于未来制造趋势的把握，一本优秀的技术书籍也应当有所涉猎。这本书的厚度本身就说明了内容的详实，绝对不是走马观花式的介绍，而是扎根于材料科学基础的深度挖掘。

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从一个专注于轻量化设计优化的工程师角度来看，《汽车用钢应用技术》最吸引我的地方在于它对连接技术的强调，特别是异种材料连接的挑战。随着碳纤维、铝合金等轻量化材料的引入，如何使用现有的钢结构技术去高效、可靠地连接这些不同材料，是一个跨学科的难题。我期待书中能详尽阐述如何通过设计特殊的钢连接件或者采用新型粘接辅助焊接技术来解决界面兼容性的问题。如果书中对不同连接方法（如铆接、自冲铆接、粘接）在不同钢级组合下的承载性能和耐久性进行全面的对比分析，并给出工程选型指南，那么它就不只是一本关于“钢”的书，而是关于“现代汽车轻量化结构设计”的百科全书。希望这本书能提供一个成熟的、可量化的工具箱，帮助我们在保证安全的前提下，将车身重量推向极限。

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