Numerical and Experimental Investigation of Hollow Sphere Structures in Sandwich Panels pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fiedler, Thomas

出品人:

页数:0

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出版时间:

价格:110

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isbn号码:9780878493982

丛书系列:

图书标签:

• Sandwich panels
• Hollow sphere structures
• Numerical analysis
• Experimental investigation
• Composite materials
• Structural engineering
• Mechanical properties
• Finite element method
• Impact resistance
• Lightweight structures

好的，这是一份关于一个假设的、不涉及“空心球结构三明治板的数值与实验研究”的图书简介。 --- 结构工程力学前沿：先进复合材料界面行为与疲劳寿命评估 内容简介 本书深入探讨了现代工程结构中至关重要的一个领域：复合材料层合结构在高应力环境下的界面力学行为与长期可靠性评估。本书旨在为结构工程师、材料科学家以及从事先进制造领域的专业人士提供一套全面的理论框架与实用的分析工具。 在航空航天、高端汽车制造以及风力发电等领域，轻量化与高强度是永恒的主题。复合材料，特别是纤维增强聚合物（FRP）层合板，因其卓越的比强度和刚度，正迅速取代传统金属材料。然而，这些材料的性能往往受限于其内部的界面特性以及在复杂载荷条件下的损伤演化机制。本书正是聚焦于这些关键的薄弱环节。 第一部分：复合材料界面基础与本构模型 本书的第一部分奠定了理解复合材料层间行为的基础。我们从微观结构的角度出发，详细分析了纤维与基体之间的界面粘结质量对宏观力学性能的影响。 第1章：界面本构理论的演进 本章回顾了经典的粘合理论与断裂力学在复合材料界面分析中的应用。重点讨论了基于内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）的界面损伤起始与扩展模拟方法。我们不仅介绍了标准的二次型（Quadratic）和指数型（Exponential）CZM本构关系，还引入了考虑粘滞效应（Viscoelasticity）的动态CZM模型，以更准确地描述材料在高速冲击或振动载荷下的响应。 第2章：层间剪切与脱粘的数值模拟 本章深入探讨了有限元方法（FEM）在模拟层间脱粘方面的应用。详细阐述了如何精确建立界面单元、定义接触条件以及处理接触刚度突变问题。内容涵盖了二维（2D）层合梁模型与三维（3D）厚板模型的建立，特别是对由于热应力或湿热老化导致的残余应力对界面初始损伤的影响进行了详尽的分析。 第3章：层合板的损伤演化与有效介质理论 本部分引入了损伤力学（Damage Mechanics）的概念，特别是对微裂纹萌生和扩展过程的量化。我们采用了一种基于能量耗散的有效介质理论，用以描述层合板内部多模式损伤（如基体开裂、纤维/基体脱粘、纤维断裂）的耦合作用。通过引入张量形式的损伤变量，实现了对非线性力学行为的准确捕捉。 第二部分：先进结构件的寿命评估与可靠性分析 在理解了材料内部机制后，第二部分转向宏观结构层面的可靠性预测，这对于结构的设计寿命至关重要。 第4章：复合材料的疲劳损伤累积模型 疲劳是决定结构长期服役寿命的关键因素。本章详尽比较了不同疲劳损伤累积模型（如Miner法则、基于应变能释放率的S-N曲线外推法）在层合板中的适用性。我们重点讨论了复合材料特有的分层疲劳（Delamination Fatigue）现象，并提出了一个考虑载荷顺序效应和应力集中点的改进模型。 第5章：层合板的冲击响应与穿透分析 针对高能冲击载荷，本章侧重于动态响应分析。通过使用明确的时间积分方案（Explicit Time Integration），模拟了高速弹丸穿透复合材料板的非线性过程。分析内容包括冲击后残余强度评估（Residual Strength Assessment）和冲击损伤的无损检测（NDT）特征预测，如超声波衰减模式。 第6章：基于概率的结构寿命预测 在实际工程应用中，材料性能和制造工艺本身就存在随机性。本章引入了可靠性设计方法（Reliability-Based Design Optimization, RBDO）。我们结合蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）和一阶矩/二阶矩（FORM/SORM）方法，评估了在材料不确定性因素影响下，结构达到极限状态的概率。内容涵盖了如何根据预设的可靠度水平（如99.9%）反向推导所需的最小材料安全系数。 第三部分：实验验证与案例研究 理论模型的有效性必须通过严谨的实验数据进行验证。本书的第三部分提供了多个先进复合材料结构件的实验方法论和数据分析实例。 第7章：高精度应变测量技术 本章详细介绍了用于层合板试验的先进实验技术，特别是数字图像相关（DIC）技术在全场应变映射中的应用。重点阐述了如何利用DIC数据精确识别层间脱粘的起始位置和扩展速率，并将其与数值模型中的CZM断裂能释放率进行对比校准。 第8章：结构件的疲劳与断裂韧性测试 提供了标准试样的测试方案，包括层间剪切测试（ILSS）、双边缺口梁测试（ENF）和三点/四点弯曲测试（3PB/4PB）。对于疲劳测试，本章着重于如何精确控制循环载荷的频率和波形，以及在疲劳过程中如何同步监测损伤的累积。 第9章：工程应用案例分析 本章通过两个具体的工程案例，展示了如何将前述的理论分析、数值模拟和实验验证整合起来： 1. 风力发电机叶片根部连接区域的应力集中分析： 评估在极端风荷载下的疲劳风险。 2. 加筋复合材料面板的抗屈曲性能研究： 探讨了局部屈曲如何诱发层间脱粘，并提出了一种基于刚度退化的预警指标。 结语 本书内容严谨，理论与实践并重，力求在复合材料结构的设计与评估方面，为读者提供一个跨越基础理论到前沿工程应用的完整知识体系。通过对界面行为的深入理解和对疲劳寿命的精确预测，读者将能够设计出更安全、更持久的先进结构系统。 ---

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