《复合材料结构设计基础》是为高等学校复合材料专业学生编写的一本全国统编教材,可供70学时教学使用。
《复合材料结构设计基础》从大学工程类材料力学基础出发,介绍了复合材料力学、复合材料结构力学和复合材料构件设计的基本知识。全书共分7章,内容包括复合材料单层的刚度和强度、复合材料层合板的刚度和强度、复合材料结构分析、复合材料连接、复合材料设计的一般方法和典型产品设计。书中编入了适当的例题,并附有习题。全书在编写中,内容由浅入深,循序渐进,除作为教材外,还可供有关专业师生和工程技术人员参考。

1 绪论
1.1 复合材料的发展简史与现状
1.2 复合材料的分类
1.3 复合材料及其结构设计的特点

2 单层的刚度与强度
2.1 单层的正轴刚度
2.1.1 单层的正轴应力一应变关系
2.1.2 各种复合材料的单层正轴刚度参数
2.2 单层的偏轴刚度
2.2.1 应力转换与应变转换公式
2.2.2 单层的偏轴应力一应变关系
2.2.3 单层的偏轴模量
2.2.4 单层的偏轴柔量
2.2.5 单层的偏轴工程弹性常数
2.3 单层的强度
2.3.1 单层的基本强度
2.3.2 单层的失效准则
2.3.3 单层的强度比方程
2.4 单层的三维应力一应变关系
2.4.1 单层的一般三维应力一应变关系
2.4.2 单层的正轴三维应力一应变关系
2.4.3 横向各向同性单层的正轴三维应力一应变关系
2.4.4 单层的偏轴三维应力一应变关系
2.4.5 与平面应力状态的关系
2.4.6 单层的三维工程弹性常数

3 层合板的刚度与强度
3.1 对称层合板的面内刚度
3.1.1 层合板的表示法
3.1.2 面内的内力与面内应变的关系
3.1.3 对称层合板的面内工程弹性常数
3.1.4 面内刚度系数的计算
3.1.5 几种典型对称层合板的面内刚度
3.1.6 对称层合板面内刚度的转换
3.2 对称层合板的弯曲刚度
3.2.1 弯曲力矩与曲率的关系
3.2.2 对称层合板的弯曲工程弹性常数
3.2.3 弯曲刚度系数的计算
3.2.4 几种典型对称层合板的弯曲刚度
3.2.5 对称层合板弯曲刚度的转换
3.3 一般层合板的刚度
3.3.1 内力一应变关系
3.3.2 一般层合板的工程弹性常数
3.3.3.一般层合板刚度系数的计算
3.3.4 两种非对称层合板的刚度
3.3.5 一般层合板耦合刚度的转换
3.3.6 平行移轴定理
3.4 层合板的强度
3.4.1 *先一层失效强度
3.4.2 极限强度
3.4.3 层合板的湿热效应及其对强度的影响

4 复合材料结构分析
4.1 复合材料结构分析的基本问题
4.1.1 各向异性体弹性力学基本方程
4.1.2 弹性力学问题的一般解法
4.1.3 复合材料受拉直杆分析
4.1.4 纯剪和纯弯载荷作用下的复合材料构件分析
4.2 复合材料梁
4.2.1 层合梁分析
4.2.2 复合材料薄壁梁
4.3 夹层结构分析
4.3.1 夹层板分析基础
4.3.2 蜂窝夹层结构的工程计算
4.4 复合材料板的弯曲分析
4.4.1 板弯曲控制方程
4.4.2 复合材料板弯曲的应力和应变
4.4.3 四边简支正交各向异性板弯曲的解
4.4.4 正交各向异性板弯曲问题的列维解法
4.4.5 一般层合板的弯曲分析
4.4.6 复合材料板的屈曲
4.5 复合材料壳体分析
4.5.1 薄壳的定义与基本假设
4.5.2 曲面几何基础
4.5.3 壳体上任意一点的位移
4.5.4 壳体的应变
4.5.5 壳体内力及变形与内力的关系
4.5.6 壳体的平衡方程
4.5.7 复合材料圆柱壳分析
4.5.8 层合壳薄膜理论

5 复合材料连接
5.1 复合材料连接方式
5.1.1 胶接与机械连接的比较
5.1.2 接头效率
5.2 胶接连接
5.2.1 胶接连接接头的分析
5.2.2 胶接连接设计
5.3 机械连接
5.3.1 机械连接接头的分析
5.3.2 机械连接设计

6 复合材料结构设计
6.1 概述
6.1.1 复合材料结构设计过程
6.1.2 设计条件
6.2 材料设计
6.2.1 原材料的选择与复合材料性能
6.2.2 单层性能的确定
6.2.3 复合材料层合板设计
6.3 结构设计
6.3.1 结构设计的一般原则
6.3.2 结构设计应考虑的工艺性要求
6.3.3 许用值与**系数的确定
6.3.4 典型结构件的设计
6.3.5 各种结构形式的选择
6.3.6 结构设计与应考虑的其他因素

7 复合材料典型产品设计
7.1 复合材料贮罐设计
7.1.1 概述
7.1.2 卧式贮罐设计
7.1.3 立式贮罐设计
7.2 纤维缠绕内压容器设计
7.2.1 概述
7.2.2 网络理论
7.2.3 内压容器筒身段的网络理论
7.2.4 封头段的网络理论
7.2.5 压力容器设计
7.3 管道设计
7.3.1 概述
7.3.2 玻璃钢管道的结构及成型工艺
7.3.3 玻璃钢管道的设计要点
7.3.4 由内压引起的周向和轴向应力
7.3.5 由土压引起的管道外压及管壁应力
7.3.6 管道在地面敷设时的载荷和应力
7.3.7 架空管的内力及变形
7.3.8 温度变化的影响
7.3.9 **系数
7.4 冷却塔结构设计
7.4.1 概述
7.4.2 玻璃钢冷却塔的设计
7.4.3 结构设计
7.5 地面雷达罩的结构设计
7.5.1 概述
7.5.2 雷达罩的结构配置与分块
7.5.3 地面雷达罩结构设计要求和载荷条件
7.5.4 罩体结构的内力计算
7.5.5 球罩的强度和稳定性计算
7.5.6 雷达罩的壁板连接、加工工艺和表面涂层
参考文献
……

现代复合材料的发展始于二十世纪40年代。60年代初出现了先进复合材料——一种比强度、比模量高的纤维增强的复合材料,使复合材料得以更为迅速的发展。目前,复合材料作为材料学科中一支独立的新的学科分支,已得到广泛重视,正日益发展,并在许多工业部门得到广泛应用,成为当今高科技发展中新材料开发的一个重要方面。
《复合材料结构设计基础》是高等学校复合材料类专业教学指导委员会确定统编的、为复合材料专业学生使用的一本专业教材,按70学时编写。本教材包括复合材料经典层合板理论;刚度和强度的计算方法;复合材料结构元件的分析和典型产品结构设计的基本步聚和方法等内容。通过学习本教材,使学生掌握关于复合材料结构设计的基本知识。考虑到各院校对本课程要求的不同,在讲授时可以根据具体情况取舍。
目前,国内设有复合材料专业的各院校,以不同名称开设这门课程已有10余年,但内容与深度并不统一,这本统编教材吸收了各校多年的教学经验及比较成熟且能反映本课程发展前沿的内容编纂而成,希望它能为复合材料专业的学生掌握这方面的知识发挥一定作用。
根据各校复合材料专业现行的教育计划,这门课程的先修力学基础是材料力学。因此,本书在叙述时,是从学生已掌握材料力学基础知识出发,开拓复合材料力学的概念;比较传统材料结构的分析与设计,开拓复合材料结构的分析与设计,使读者掌握复合材料在力学性能和结构设计方面的特点。全书循序渐进、由浅入深,系统性较强,既便于教学又可自学,同时有些内容还具有相对独立性,便于使用时取舍。
本教材共分7章。第l、2、3、5、6章由李顺林编写,第4章由王兴业编写,第7章7.1节由王云凯编写,7.2节由肖军编写,7.3至7.5节由唐羽章编写。全书由李顺林、王兴业主编,由刘锡礼、刘德安主审。
本教材在编写过程中得到**建材局、高等学校复合材料类专业教学指导委员会及其结构设计组的支持和指导,并对本书内容提出了许多宝贵的意见,作者谨向有关单位和个人表示衷心的感谢。由于作者水平有限,本教材的缺点和错误在所难免,恳请读者批评指正。