The Application of Fracture Mechanics to Polymers, Adhesives and Composites pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Moore, D.R. 编

出品人:

页数:298

译者:

出版时间:2003-12

价格:$ 192.10

装帧:HRD

isbn号码:9780080442051

丛书系列:

图书标签:

• Fracture Mechanics
• Polymers
• Adhesives
• Composites
• Material Science
• Engineering
• Failure Analysis
• Mechanical Properties
• Structural Integrity
• Damage Tolerance

聚合材料的力学行为与先进表征 本书概要 本书深入探讨了聚合材料体系，包括纯聚合物、粘合剂以及复合材料，在各种载荷条件下的力学响应、断裂行为和长期可靠性问题。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的粘弹性理论到先进的断裂韧性评估方法，旨在为材料工程师、结构设计师和研究人员提供一套全面且实用的分析框架。 第一部分：聚合材料的基础力学 本部分首先回顾了高分子材料特有的时间-温度依赖性，这是理解其宏观力学性能的关键。 第一章：高分子材料的粘弹性本质 分子结构与宏观响应： 详细阐述了聚合物链的缠结、松弛时间尺度如何决定材料在不同应变速率和温度下的行为。引入了橡胶弹性理论，并将其与高分子玻璃化转变区内的粘弹性行为进行对比。 时间-温度等效原理（TTSP）： 深入探讨了Williams-Landel-Ferry (WLF) 方程和时间-温度叠加原理在预测聚合物长期性能中的应用。通过实验数据拟合，展示了如何构建材料的性能主曲线，以评估其在宽泛时间尺度内的应力松弛和蠕变特性。 本构模型： 介绍了描述聚合物粘弹性响应的经典模型，如Maxwell模型、Kelvin-Voigt模型，并重点阐述了更为复杂的广义Maxwell模型（Prony级数）在有限元分析中的应用。讨论了如何利用动态力学分析（DMA）数据来确定这些模型的参数。 第二章：聚合物的应力与应变分析 线性粘弹性与非线性粘弹性： 区分了在小应变范围内的线性粘弹性行为和在大应变或高应力状态下的非线性响应。引入了基于应变或应力历史的本构关系，例如Schapery的非线性粘弹性理论。 应力奇异性与几何效应： 分析了在尖锐缺口和几何突变处应力集中现象，特别关注了聚合物在高模量填料存在下的局部应力放大效应。 实验方法： 详细介绍了静态拉伸、压缩、弯曲测试的标准操作规程，并讨论了如何准确测量聚合物的泊松比，尤其是在大变形条件下。 第二部分：粘合界面与结构完整性 本部分将焦点转移到多层体系和连接技术，重点分析了粘合界面的性能和失效模式。 第三章：粘合剂的化学基础与界面控制 胶粘剂的分类与固化动力学： 概述了结构胶（如环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯类）的化学结构及其对最终机械性能的影响。探讨了热固化和光固化过程中的反应动力学，以及残留应力在固化过程中如何影响界面性能。 界面粘结的物理化学基础： 深入探讨了润湿性、表面能和界面相互作用（如氢键、范德华力）对粘接强度的贡献。讨论了表面预处理技术（如等离子体处理、化学偶联剂）对改善界面粘结的机理。 界面缺陷与孔隙： 分析了制造过程中引入的孔隙和微裂纹如何成为界面失效的潜在起始点，并讨论了无损检测技术（如超声波C扫描）在识别界面缺陷中的应用。 第四章：粘接结构的承载性能与失效模式 粘接强度的表征： 详细介绍了用于评估粘接强度的标准测试方法，包括剥离测试（90°和180°）、剪切拉伸测试和拉伸-剪切测试。讨论了这些测试方法在不同载荷角度下的局限性和适用性。 粘接结构的应力分布： 应用经典梁理论和有限元方法，分析了层压板和搭接接头中界面处的应力梯度。重点讨论了载荷偏心和几何突变对界面剪切应力的放大效应。 疲劳与蠕变下的粘接寿命预测： 阐述了粘接结构在循环载荷下的疲劳行为。引入了基于能量或应力强度的疲劳累积模型，用以预测粘接层在长期服役中的寿命。 第三部分：复合材料的宏观力学与失效机制 本部分聚焦于纤维增强或颗粒增强的聚合物基复合材料，分析其各向异性力学行为和多尺度失效过程。 第五章：复合材料的层合板理论 经典层合板理论（CLT）： 系统推导了包括平面应力状态和弯曲-扭转耦合的CLT方程。解释了铺层角度、纤维体积分数对手感材料的等效杨氏模量、剪切模量和泊松比的影响。 铺层设计与优化： 讨论了正交各向异性材料的特性。介绍了用于提高抗冲击性能和避免屈曲的铺层设计策略，如角度铺层和纤维方向的优化布局。 热应力与湿应力： 分析了由于热膨胀系数或吸湿性差异，在温度和湿度变化下复合材料内部产生的残余应力，以及这些应力对结构刚度和强度的影响。 第六章：复合材料的损伤容限与断裂行为 基体和界面的失效： 研究了纤维/基体界面脱粘、基体开裂在复合材料宏观失效中的作用。引入了界面强度参数来量化界面抵抗载荷的能力。 分层（Delamination）机制： 详细分析了层合板中分层现象的形成机理，包括冲击载荷、弯曲载荷和疲劳载荷引起的萌生与扩展。 能量释放率与层间韧性： 介绍了使用双悬臂梁（DCB）和双剪切层（ENF）试样来测量复合材料的层间能量释放率 ($G_I$ 和 $G_{II}$)。讨论了Paris-Erdogan类疲劳扩展定律在预测分层疲劳扩展速率中的应用。 第七章：先进表征与数值模拟 非破坏性评估（NDE）： 总结了用于检测复合材料内部损伤的方法，包括超声波C扫描、声发射（AE）技术以及数字图像相关（DIC）技术在监测表面应变场和裂纹扩展中的应用。 微观力学建模： 介绍了将复合材料视为多相材料的有效介质模型（如Mori-Tanaka方法），用于预测有效力学性能。 损伤力学模型： 探讨了连续介质损伤力学（CDM）在模拟复合材料中纤维断裂和基体开裂等不可恢复性损伤演化过程中的应用，以及如何将这些损伤变量耦合到有限元分析框架中，实现对结构极限承载力的预测。 结语 本书提供了从微观结构到宏观工程应用的完整链条。通过对粘弹性、界面科学和复合材料层合理论的深入剖析，读者将能掌握评估和设计依赖于高性能聚合材料和粘接技术的关键工程工具。

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