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內容簡介

　　“十三五”期間，國傢全麵啓動實施瞭航空發動機和燃氣輪機重大專項。復閤材料作為下一代航空發動機中不可或缺的重要候選材料之一，將有效提升航空發動機的推重比（功重比），並使其各方麵性能得到整體提升。《航空復閤材料及其力學分析》 即是在這一背景下組織編寫的。
　　《航空復閤材料及其力學分析》全麵梳理和總結國內外航空發動機中的復閤材料結構及其設計特點。《航空復閤材料及其力學分析》編寫中，引入大量國內外航空發動機復閤材料結構設計、強度分析、故障分析等實例，緊密結閤工程實際，促進學以緻用。此外，《航空復閤材料及其力學分析》引用日常生活中的實例，以及固體力學等其他學科知識來類比、解釋復閤材料結構的設計方法，試圖建立一個相對完整的復閤材料結構設計與分析知識框架。這不僅有利於學生的學習，同時有利於培養和引導學生的自主創新能力。

目錄

第1章 緒論 1
1.1 復閤材料的定義 1
1.2 復閤材料的種類 1
1.3 復閤材料的發展曆史 3
1.4 復閤材料的命名和分類 4
1.5 復閤材料的基本性能 5
1.6 復閤材料在航空航天領域的應用 7
1.6.1 復閤材料在飛機機身上的應用 7
1.6.2 復閤材料在航空發動機上的應用 10
1.6.3 復閤材料在衛星和宇航器上的應用 14
第2章 復閤材料的組分 15
2.1 常用基體的種類和特點 15
2.1.1 熱固性樹脂 16
2.1.2 熱塑性樹脂 21
2.2 常用縴維的種類和性能 23
2.2.1 玻璃縴維 23
2.2.2 碳縴維 32
2.2.3 芳綸縴維(有機縴維) 41
2.2.4 碳化矽縴維 44
2.2.5 硼縴維 45
2.2.6 氧化鋁縴維 46
2.2.7 晶須 47
第3章 聚閤物基復閤材料 49
3.1 聚閤物基復閤材料的種類和性能 49
3.1.1 玻璃縴維增強熱固性塑料 50
3.1.2 玻璃縴維增強熱塑性塑料(代號FR-TP) 52
3.1.3 高強度、高模量縴維增強塑料 55
3.1.4 其他縴維增強塑料 56
3.2 聚閤物基復閤材料結構設計 57
3.2.1 概述 58
3.2.2 材料設計 60
3.2.3 結構設計 67
3.3 聚閤物基復閤材料成型工藝 69
3.3.1 手糊成型工藝 69
3.3.2 模壓成型工藝 70
3.3.3 RTM 成型工藝 74
3.3.4 噴射成型工藝 75
3.3.5 連續纏繞成型工藝 77
3.3.6 拉擠成型工藝 79
3.3.7 擠齣成型工藝 81
3.3.8 注射成型工藝 81
3.4 聚閤物基復閤材料的應用 83
3.4.1 玻璃縴維增強塑料(GFRP)的應用 83
3.4.2 玻璃縴維增強熱塑性塑料(FR-TP)的應用 86
3.4.3 高強度、高模量縴維增強塑料的應用 86
3.4.4 其他縴維增強塑料的應用 87
第4章 陶瓷基復閤材料 88
4.1 陶瓷基體的種類和特點 88
4.1.1 氧化鋁陶瓷 88
4.1.2 氮化矽陶瓷 89
4.1.3 碳化矽陶瓷 89
4.1.4 玻璃陶瓷 90
4.2 陶瓷基復閤材料的種類和性能 91
4.2.1 縴維增強體 91
4.2.2 顆粒增強體 91
4.3 陶瓷基復閤材料的成型工藝 92
4.3.1 粉末冶金法 92
4.3.2 漿體法 92
4.3.3 反應燒結法 93
4.3.4 液態浸漬法 94
4.3.5 直接氧化法 95
4.3.6 溶膠-凝膠法 95
4.3.7 化學氣相滲透法 96
4.3.8 其他方法 97
4.4 陶瓷基復閤材料在航空航天領域的應用 98
4.4.1 陶瓷基復閤材料在航空領域的應用 99
4.4.2 陶瓷基復閤材料在航天領域的應用 102
第5章 金屬基復閤材料 105
5.1 金屬基復閤材料的種類和特點 105
5.1.1 金屬基復閤材料的種類 105
5.1.2 金屬基復閤材料的特點 107
5.2 金屬基復閤材料界麵性能 108
5.2.1 金屬基復閤材料界麵的基本概念 108
5.2.2 金屬基復閤材料界麵的物理化學特性 110
5.3 金屬基復閤材料的結構設計及成型工藝 117
5.3.1 基體的選擇 118
5.3.2 增強材料的選擇 119
5.3.3 金屬基復閤材料工藝方法的選擇 121
5.3.4 優化工藝方法及工藝參數 122
5.4 金屬基復閤材料的製備工藝 122
5.4.1 金屬基復閤材料製造方法分類 122
5.4.2 固態復閤工藝 124
5.4.3 液態復閤工藝 127
5.5 金屬基復閤材料在航空航天領域的應用 136
第6章 碳/碳復閤材料 141
6.1 碳/碳復閤材料概述 141
6.2 碳/碳復閤材料的特性 142
6.2.1 力學性能 142
6.2.2 熱物理性能 143
6.2.3 燒蝕性能 144
6.2.4 化學穩定性 144
6.3 碳/碳復閤材料的成型加工技術 145
6.3.1 坯體加工 145
6.3.2 基體加工 147
6.3.3 碳/碳復閤材料的製備工藝 147
6.4 碳/碳復閤材料的應用 151
6.4.1 在火箭發動機噴管上的應用 151
6.4.2 在航天器和導彈中的應用 151
6.4.3 在內燃機等結構中的應用 153
6.4.4 在刹車盤中的應用 154
6.4.5 在生物學方麵的應用 154
6.4.6 在其他方麵的應用 155
第7章 各嚮異性彈性力學基礎 156
7.1 各嚮異性彈性力學基本方程 156
7.2 各嚮異性彈性體的應力-應變關係 158
7.2.1 具有一個彈性對稱平麵的材料 161
7.2.2 正交各嚮異性材料 162
7.2.3 橫觀各嚮同性材料 164
7.2.4 各嚮同性材料 165
7.3 正交各嚮異性材料的工程彈性常數 166
第8章 單層復閤材料的宏觀力學分析 171
8.1 平麵應力下單層復閤材料的應力-應變關係 171
8.2 單層材料任意方嚮的應力-應變關係 173
8.2.1 應力轉軸公式 173
8.2.2 應變轉軸公式 175
8.2.3 任意方嚮上的應力-應變關係 176
8.3 單層復閤材料的強度 178
8.3.1 各嚮同性材料強度理論簡要迴顧 178
8.3.2 正交各嚮異性單層材料的強度概念 179
8.4 正交各嚮異性單層材料的強度理論 181
8.4.1 **應力理論 182
8.4.2 **應變理論 184
8.4.3 蔡-希爾強度理論 184
8.4.4 蔡-吳張量理論 186
第9章 層閤闆的彈性特性和強度理論 189
9.1 層閤闆定義及特性 189
9.2 層閤闆的剛度 191
9.2.1 單層闆的應力-應變關係 191
9.2.2 層閤闆的應力-應變關係 191
9.2.3 層閤闆的剛度 194
9.2.4 層閤闆的柔度 196
9.3 幾種典型層閤闆的剛度計算 198
9.3.1 單層闆 198
9.3.2 對稱層閤闆 200
9.3.3 反對稱層閤闆 205
9.3.4 不對稱層閤闆 207
9.4 層閤闆強度的分析方法 207
9.4.1 層閤闆強度概述 207
9.4.2 層閤闆的應力分析 208
9.4.3 層閤闆的強度分析 210
第10章 復閤材料細觀力學 219
10.1 引言 219
10.2 尺度和代錶單元的概念 221
10.3 單層闆剛度的材料力學分析方法 222
10.3.1 E1的確定 223
10.3.2 E2的確定 223
10.3.3 V21和V12的確定 225
10.3.4 G12的確定 226
10.4 單層闆強度的材料力學分析方法 230
10.4.1 縱嚮拉伸強度Xt 230
10.4.2 縱嚮壓縮強度Xc 233
10.4.3 橫嚮拉伸強度Yt 237
10.4.4 橫嚮壓縮強度Yc 238
10.4.5 麵內剪切強度S 238
10.5 熱膨脹的力學分析 238
10.5.1 縱嚮熱膨脹係數1的預測 238
10.5.2 橫嚮熱膨脹係數2的預測 239
10.6 單層闆剛度的彈性力學分析方法 240
10.6.1 彈性力學的極值法 240
10.6.2 精確解 243
10.6.3 接觸時的彈性力學解 247
10.6.4 哈爾平-蔡方程 248
10.7 復閤材料多尺度分析方法概述 253
10.7.1 宏觀力學方法 253
10.7.2 細觀力學方法 254
10.7.3 宏-細觀統一分析方法 256
主要參考文獻 259
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