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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:王爱珍

出品人:

页数:336

译者:

出版时间:2005-8

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810776769

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 材料成形
• 制造技术
• 金属材料
• 塑料材料
• 复合材料
• 成形工艺
• 机械制造
• 工程技术
• 材料科学

好的，这是一本关于《先进复合材料结构设计与制造》的图书简介。 先进复合材料结构设计与制造 导论：新材料时代的基石 随着科技的飞速发展，传统金属材料已逐渐触及性能极限。航空航天、高端汽车、风力发电以及精密电子等领域对轻量化、高强度、耐腐蚀和耐疲劳性能提出了前所未有的要求。在这样的背景下，先进复合材料——特别是纤维增强树脂基复合材料（FRPC）——正以前所未有的速度崛起，成为支撑现代工程技术突破的关键。 《先进复合材料结构设计与制造》系统性地梳理了从基础理论到工程应用的完整知识体系。本书旨在为结构工程师、材料科学家以及高端装备制造业的技术人员提供一本全面、深入且极具实践指导价值的参考书。它不仅聚焦于材料本身的微观机理，更着重于如何将这些高性能材料转化为可靠、高效的宏观结构件。 第一部分：复合材料基础与本构理论 本书的开篇奠定了坚实的理论基础。详细阐述了复合材料的基本概念，包括纤维、基体以及界面三要素在决定整体性能中的关键作用。重点剖析了玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等主流增强体的物理化学特性与力学行为。 高级本构关系是本书的核心内容之一。我们摒弃了简化的经验模型，深入探讨了层合板的经典层合板理论（Laminate Theory），包括经典层合板理论（CLT）和更适用于厚板结构的有限元模型。书中细致推导了材料坐标系与结构坐标系之间的转换矩阵，并结合先进的细观力学方法，揭示了材料内部损伤演化（如基体开裂、脱粘）与宏观应力应变响应之间的内在联系。特别针对正交异性和横观各向同性材料的应力分析，提供了严谨的数学描述和实际工程计算实例。 第二部分：结构设计与优化 复合材料的优势在于其“可设计性”。本书将“设计”提升到与“制造”同等重要的地位。在结构设计部分，我们详细介绍了如何根据服役环境和载荷条件进行铺层设计。这包括关键的铺层角度选择、厚度优化以及如何应对耦合变形（如弯扭耦合）的策略。 损伤容限设计（Damage Tolerance）是航空航天领域对复合材料结构设计的刚性要求。书中系统介绍了失效理论，如最大应力准则、最大应变准则、Tsai-Hill准则以及更适用于分层预测的Hashin准则和 Puck 准则。我们不仅阐述了这些理论的适用范围，更提供了在实际工程中如何利用这些理论来指导结构安全裕度的确定。 此外，本书深入探讨了拓扑优化和形状优化在复合材料结构设计中的应用。通过有限元迭代方法，指导读者如何实现材料的“按需分配”，在满足刚度、强度要求的前提下，最大限度地减轻结构重量。 第三部分：先进制造工艺与质量控制 从原材料到最终产品的实现，制造工艺的选择和控制至关重要。本书全面覆盖了当前主流的复合材料成型技术： 1. 预浸料铺放技术： 详细对比了自动铺放（ATL）和纤维局部浸渍（AFP）工艺的优缺点，并针对复杂曲面结构，探讨了如何通过机器人路径规划和张力控制来避免褶皱和纤维偏差。 2. 树脂传递模塑（RTM）与真空辅助树脂灌注（VARI）： 重点分析了模具设计、纤维预成型体的渗透性优化，以及灌注过程中树脂流动前沿的动态控制，旨在实现低孔隙率和高纤维体积含量。 3. 固化动力学与残余应力： 深入解析了热固性树脂的交联反应动力学，解释了不同固化曲线（如阶梯式固化）如何影响最终结构的力学性能和内应力状态。书中提供了如何通过优化热处理方案来消除或控制残余应力的实用方法。 无损检测（NDT）是保障复合材料结构可靠性的最后一道防线。本书专门设置章节介绍超声波C扫描、红外热像法以及剪切干涉技术在检测分层、孔隙和纤维断裂等内部缺陷中的应用原理与数据解读方法。 第四部分：连接与连接件的挑战 在实际工程应用中，复合材料结构往往需要与其他部件（无论是金属还是复合材料）进行连接。这一章节专门解决了复合材料连接领域的难题： 机械连接： 详细分析了螺栓连接中的应力集中效应和退化机制（如孔边开裂和分层）。书中提供了“湿拿”（Wet Layup）和“预埋件”（Co-curing/Co-bonding）等先进连接技术的详细流程，以优化载荷传递效率。 粘接连接： 探讨了结构粘接的界面准备、胶黏剂选择（环氧树脂、改性聚氨酯等）以及固化环境控制，强调了界面剪切强度对整体连接强度的决定性影响。 总结与展望 《先进复合材料结构设计与制造》不仅是一本教科书，更是一本面向未来工程挑战的工具书。它将结构设计、材料科学和先进制造技术无缝集成，致力于帮助工程师克服复合材料应用中的固有难点，引领读者掌握将前沿材料转化为高性能、高可靠性工程产品的核心能力。本书内容兼具理论深度和工程实用性，是所有致力于推动轻量化和高性能结构技术发展的专业人士不可或缺的宝贵资源。

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我是在一个非常偶然的场合接触到这本书的，当时我正在苦苦寻找一套能够真正系统梳理现代制造流程中“塑性加工”核心原理的参考资料。市面上很多同类书籍要么过于侧重理论基础，公式推导繁琐到让人望而却步，要么就是纯粹的“工具手册”，缺乏对现象背后物理机制的深入剖析。这本书的厉害之处就在于，它巧妙地搭建了一座理论与实践之间的桥梁。作者没有满足于停留在简单的描述层面，而是深入挖掘了晶体塑性、位错运动这些微观层面的行为如何影响最终宏观件的性能，比如疲劳寿命、表面粗糙度等关键指标。尤其让我印象深刻的是，它对几种主流热成形工艺的讲解，不是简单地罗列参数，而是通过大量的有限元分析模拟截图，直观地展示了应力集中区域的演变过程，这种“可视化”的讲解方式，极大地降低了理解复杂热力耦合问题的门槛。对于我这种更倾向于工程应用的实践者来说，这种深度和广度的结合，提供了非常扎实的理论支撑，让人在面对新材料或非标工艺挑战时，能够迅速找到解决问题的思路起点。

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这本书的叙述风格简直是一股清流，它不像传统学术著作那样高冷严肃，而是带有一种恰到好处的“老行家”的口吻。作者似乎很擅长用最朴实的语言去解释最深奥的物理过程，读起来非常顺畅，完全没有那种“咬文嚼字”的感觉。比如在讲解应力-应变曲线的特征点时，作者会用生活化的比喻来描述材料的“屈服”和“加工硬化”过程，让初学者也能迅速抓住要点。此外，作者在引用国内外经典文献和最新研究成果时，处理得非常得体，既保证了学术的严谨性，又避免了过度堆砌文献索引带来的阅读疲劳。更难得的是，书中对“工艺窗口”的探讨，不局限于单一材料或特定设备，而是强调了工艺参数与设备刚度、模具设计之间的相互制约关系，这体现了作者深厚的跨学科背景和全局观。读完第一遍，合上书本，我感觉自己不是被动地接收知识，而是和一位经验丰富的前辈进行了一次深入的、富有启发性的对话。

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作为一名长期从事研发工作的工程师，我最看重一本专业书籍的更新速度和覆盖范围。坦白说，材料科学领域日新月异，很多十年前的经典教材，在面对如增材制造、超塑性连接等前沿技术时，已经显得力不从心。然而，这本书在内容编排上展现出了惊人的前瞻性。它不仅详尽回顾了传统的轧制、锻压等基础工艺，更用相当大的篇幅笔墨，重点剖析了利用快速成形技术来设计和优化微观组织的可能性。特别是对于新型高熵合金和复合材料在极端成形条件下的行为预测模型，书中给出的案例和分析框架，明显比我之前使用的几本参考书要更贴近当前工业界正在攻克的难题。作者在探讨先进材料的缺陷控制时，没有停留在定性的描述，而是引入了大量的数值模拟数据来佐证，这使得书中的结论具有很强的可信度和可操作性。可以说，这本书非常精准地抓住了行业发展的脉搏，是连接传统制造哲学与未来智能制造需求的一部重要桥梁。

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这本书的结构逻辑清晰得令人佩服，它似乎是按照材料从宏观到微观、从理论到应用的“思维流”来组织内容的。开篇并没有急于抛出复杂的公式，而是先建立了一个关于“形变”与“能量”守恒的哲学框架，这为后续所有技术细节的展开奠定了坚实的基础。每一个章节之间的过渡都极其自然，仿佛是河流的分岔口，清晰地指向下一个更深入的知识点，绝不会有章节之间衔接生硬或内容重复的感觉。例如，在前面对“模具的弹性变形”进行铺垫后，接下来的“零件回弹预测”章节就能水到渠成地被理解，而不是突然冒出一个陌生的概念。这种层层递进、螺旋上升的知识构建方式，让读者在不知不觉中完成了知识体系的自我搭建。对于自学者而言，这意味着可以按照书中的路径稳步前进，不需要担心会遗漏关键的前置知识。这种教科书式的严谨结构，使得这本书不仅适合作为进阶学习的参考，也完全可以作为一门高阶课程的指定教材。

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这本书的装帧和设计感实在让人眼前一亮，从拿到手的那一刻起，就觉得它不是那种枯燥的教科书。封面那种带着金属光泽的深蓝色，配上简洁有力的标题字体，散发着一种工业美学气息。内页的纸张质地也非常好，触感温润，油墨印刷清晰锐利，即便是大篇幅的图表和公式，看起来也毫无压力。我特别欣赏它在版式布局上的用心，图文排布错落有致，没有那种把所有信息一股脑堆上去的压迫感。阅读过程中，作者似乎很清楚读者在面对复杂技术文档时的疲劳点，适时地穿插了一些历史背景介绍或者行业应用案例的小插页，这些“留白”不仅没有影响主线的连贯性，反而像是在知识的长廊里设置了有趣的休息站，让人在学习之余还能感受到材料科学的魅力所在。整体来看，这本书在视觉和触觉上都提供了一种高品质的阅读体验，让人愿意长时间地沉浸其中，这对于一本技术类的书籍来说，无疑是一个巨大的加分项。它绝不只是一个信息的载体，更像是一件精心打磨的工艺品，体现了出版方对专业读者的尊重。

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