Composite Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Matthews, F. L./ Rawlings, R. D.

出品人:

页数:460

译者:

出版时间:1999-9

价格:$ 108.42

装帧:Pap

isbn号码:9780849302510

丛书系列:

图书标签:

复合材料
材料科学
工程材料
聚合物
碳纤维
玻璃纤维
复合材料力学
复合材料设计
复合材料应用
复合材料制造

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具体描述

As composite materials gain increasing prominence in engineering applications, it becomes essential for designers and engineers to have a thorough grounding in the various material forms, their production, their benefits, and their limitations. "Composite Materials: Engineering and Science" helps build the groundwork needed to begin incorporating these remarkable materials - with high strength and stiffness yet low weight - into projects, and effectively exploit their advantages. The authors, acknowledged experts in the composites community, set forth the underlying science and engineering applications of composite materials. The text discusses the different forms of reinforcement and matrix and their interaction. Although it focuses on the most widely used composites - polymer matrices and fibrous reinforcement - it also addresses metal and ceramic matrix systems.A substantial portion of the text deals with methods for calculating stiffness and strength, and the authors provide worked examples and representative data. The final chapters address the various aspects of mechanical behavior, including toughness, fatigue, impact resistance, and the properties of joints - including toughening mechanisms and repair. The book concludes with a presentation of non-destructive testing methods. The use and development of composites for engineering purposes will undoubtedly continue to grow, in both applications and importance. Now is the time for engineering professionals to make sure they are not left behind. With its numerous examples and self-assessment questions, "Composite Materials: Engineering and Science" makes the ideal text for designers and engineers new to the world of composites.

《结构工程的基石：先进结构理论与设计实践》书籍简介本书深入剖析了现代结构工程领域的核心理论、前沿分析方法以及在复杂工程实践中的应用。它旨在为结构工程师、土木工程专业学生以及结构力学研究人员提供一套全面、严谨且富有洞察力的知识体系，用以应对当代建筑、桥梁、基础设施乃至特殊结构所面临的日益严峻的挑战。第一部分：结构分析的数学基础与高级力学模型本部分聚焦于结构分析背后的数学原理，并引入了超越传统线弹性理论的更精细化力学模型。第一章：连续介质力学的严谨回归本章从张量分析的角度重新审视了应力和应变的概念，强调了在三维空间中描述物质响应的必要性。详细探讨了柯西应力张量、格林-拉格朗日应变张量以及线弹性本构关系的张量形式。重点分析了各向同性、正交各项异性和具有特定对称性的材料（如纤维增强材料在宏观尺度下的等效描述）的本构方程构建。引入了应力强度因子（Stress Intensity Factor, SIF）的概念及其在裂纹扩展分析中的应用，特别是在线弹性断裂力学（LEFM）框架下的能量释放率计算。第二章：动力学与振动控制的精细化处理本章超越了单自由度或简单多自由度系统的分析，深入探讨了连续体结构的模态分析。详细推导了结构动力学方程的有限元离散形式，侧重于质量矩阵和刚度矩阵的构建，包括对剪切锁定和纺锤效应（Hourglassing）的数值处理。在振动控制方面，不仅讨论了被动控制（如隔震器、阻尼器）的设计原理，还详尽阐述了主动控制系统（Active Control Systems）的反馈机制，包括最优控制理论在结构减振中的应用，例如LQR（Linear-Quadratic Regulator）控制器在大型悬索结构或高层建筑中的部署策略。第三章：非线性结构响应与材料行为这是理解当代复杂结构行为的关键。本章系统阐述了几何非线性和材料非线性。在几何非线性部分，侧重于大变形理论，如欧拉-伯努利梁理论在高曲率下的修正，以及壳体理论中引入的应变-位移关系的非线性项。材料非线性部分，详细分析了塑性理论，包括增量塑性理论、流变理论（Creep）和粘塑性（Viscoplasticity）的本构模型。重点讲解了如Ramberg-Osgood模型、Chaboche粘塑性模型，以及在混凝土结构中常用的损伤模型（Damage Mechanics），特别是混凝土在受拉和受压区边缘的非线性软化行为。第二部分：计算力学前沿：有限元方法的深度应用本部分是全书的计算核心，旨在提升读者对有限元方法（FEM）的理解，从理论构建到高效数值求解。第四章：高阶单元的构建与稳定性本章深入探讨了更高阶插值函数在有限元中的应用，如二次、三次单元的优势与挑战。特别关注了壳体单元的理论基础，对比了Mindlin-Reissner剪切变形理论单元与Love-Kirchhoff薄壳理论单元的适用范围与剪切锁定的规避方法。对于三维实体单元，详细讨论了等参单元（Isoparametric Elements）的映射技术，以及为提高计算精度和效率而设计的单元技术，如extra-polating techniques和p-refinement策略。第五章：复杂接触与非唯一解问题的数值处理在实际工程中，结构间的接触是普遍存在的。本章专门处理了结构接触的建模与求解，包括摩擦接触的（如Coulomb摩擦模型）和无摩擦接触的数学描述。详细阐述了Lagrange乘子法、罚函数法（Penalty Method）和增广拉格朗日法（Augmented Lagrangian Method）在处理接触约束时的优劣。对于涉及屈曲、后屈曲路径追踪（Post-buckling Path Tracing）和非唯一解问题，系统介绍了弧长法（Arc-Length Methods，如Riks方法）和平衡路径跟踪技术，确保数值求解的稳定性和收敛性。第六章：多尺度建模与混合方法本章面向前沿研究，探讨了不同尺度下的结构分析需求。介绍了多尺度分析的框架，特别是将微观尺度的材料行为（如晶界滑移或纤维/基体界面失效）通过均匀化方法（Homogenization）映射到宏观结构分析中的过程。详细讨论了耦合分析技术，包括热-力耦合（Thermo-Mechanical Coupling）的求解策略，以及在岩土工程中，流体（水）-固体的相互作用（Fluid-Structure Interaction, FSI）在有限元框架下的离散和迭代求解流程。第三部分：高级结构系统的设计与性能评估本部分将理论与实践紧密结合，聚焦于特定复杂结构的设计理念和性能验证。第七章：极端荷载下的结构可靠性分析本章超越了传统的基于容许应力或载荷因子的设计方法，转向基于性能的可靠性设计。详细阐述了随机振动理论在风荷载和地震荷载下的应用，包括谱分析法和时程分析法。重点讲解了极限状态设计（Limit State Design）的概率模型，引入了First-Order Reliability Method (FORM) 和 Second-Order Reliability Method (SORM) 来量化结构的失效概率。对于极端事件（如爆炸、撞击），介绍了冲击动力学分析（Impact Dynamics）的特有挑战与防护设计策略。第八章：薄壁结构与空间桁架的几何稳定性本章聚焦于轻质化结构，如高跨比桥梁、薄壁筒仓和空间网格结构。强调了屈曲问题，包括欧拉屈曲、非保守载荷下的跳跃屈曲（Snap-through/Snap-back）现象。讨论了薄壳结构的应力奇异性问题，并介绍了边界条件对局部屈曲模式的敏感性分析。在设计方面，探讨了自平衡体系（如预应力索结构）的静力平衡和动力稳定性的协同优化。第九章：可持续性与结构健康监测（SHM）的集成本书的收官部分展望了结构工程的未来趋势。在可持续性方面，探讨了循环经济在结构设计中的体现，如何通过生命周期评估（LCA）优化材料选择和结构寿命。在结构健康监测方面，详细介绍了基于模式识别的损伤识别技术，包括模态参数的灵敏度分析和基于波传播的局部损伤检测方法。阐述了如何将实时传感器数据（如应变、加速度）通过数据融合技术，反馈到有限元模型中进行实时校准和性能预测（Model Updating）。总结《结构工程的基石：先进结构理论与设计实践》并非一本入门教材，而是为具备坚实基础的专业人士准备的进阶指南。它以严谨的数学推导为骨架，以尖端的计算力学技术为血肉，全面覆盖了从本构关系到复杂系统动态响应的各个层面，是结构工程师应对未来工程挑战的必备工具书。