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出版者:Wiley-VCH

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-02-12

价格:USD 125.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527301102

丛书系列:

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结构工程中的新型复合材料应用 作者： 某知名土木工程专家团队 出版社： 权威工程科学出版社 图书内容概述： 本书深入探讨了当代结构工程领域中一系列前沿和创新的复合材料的应用、性能评估、设计规范以及实际工程案例。重点聚焦于传统材料无法有效解决的复杂结构挑战，以及如何通过材料科学的突破来实现更轻量化、更高强度、更持久的建筑和基础设施。全书结构严谨，理论深度与工程实践紧密结合，旨在为结构工程师、材料科学家以及相关领域的决策者提供一份详尽的参考指南。 第一部分：高性能复合材料的理论基础与分类 本部分首先奠定了理解现代结构复合材料的基础，详细剖析了构成这些复杂系统的基本原理。 第一章：复合材料的微观结构与宏观力学 本章详尽介绍了纤维增强复合材料（FRC）、层合板（Laminates）以及基体材料（如环氧树脂、聚合物、金属基体）的微观界面相互作用。重点阐述了损伤容限（Damage Tolerance）和疲劳性能的理论模型，包括经典层合板理论（CLT）的扩展，以及引入非线性分析方法来预测复杂载荷下的材料响应。深入分析了纤维/基体界面粘结强度对整体材料韧性的决定性影响，并探讨了纳米尺度增强（如碳纳米管、石墨烯片层）如何重塑宏观力学性能。 第二章：先进纤维材料的性能与制备 本章系统梳理了当前结构工程中最常用的高性能纤维，包括碳纤维（分高模量、高强度等级）、芳纶纤维（如Kevlar, Twaron）以及新一代玄武岩纤维和陶瓷纤维。针对每种纤维，详细对比了其拉伸强度、弹性模量、耐化学腐蚀性、热膨胀系数和成本效益。制备工艺方面，详细介绍了湿法缠绕、拉挤成型（Pultrusion）、树脂传递模塑（RTM）等关键技术，并分析了不同工艺对最终产品孔隙率和纤维取向的控制精度。 第三章：智能与自修复复合材料的兴起 结构工程对材料提出了更高的要求，不再局限于被动承载。本章聚焦于具有内在传感和自修复能力的复合材料。介绍了压电材料、形状记忆聚合物（SMP）在结构健康监测（SHM）中的集成方法。尤其详细探讨了微胶囊技术和血管网络设计在实现材料微裂纹的化学自修复中的应用潜力，以及这些技术如何延长基础设施的使用寿命并降低维护成本。 第二部分：关键结构应用领域 本部分将理论知识转化为实际的工程解决方案，展示了高性能复合材料在不同结构类型中的具体应用案例和设计考量。 第四章：高性能混凝土（HPC）的纤维增强 本章探讨了如何使用聚合物纤维（PP, PVA）和钢纤维来显著改善混凝土的抗裂性、韧性与抗冲击性能。详细分析了纤维在混凝土拌合物中的分散均匀性问题，以及纤维的锚固机制。引入了“应变软化模型”来描述纤维增强混凝土（FRC）的后裂缝承载能力，并提供了适用于桥梁面板、隧道衬砌等场景的设计参数选择指南。 第五章：桥梁与海洋工程中的全复合材料结构 在腐蚀环境严苛的海洋工程和对减重需求极高的桥梁领域，复合材料展现出无可替代的优势。本章重点介绍玻璃纤维增强复合材料（GFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）在预应力桥梁、人行天桥以及防腐蚀桩基中的应用。内容包括复合材料构件的耐久性评估（特别是水解和紫外线辐射影响）、连接节点的处理技术（如机械连接与胶接连接的对比），以及全寿命周期成本分析。 第四章：既有钢筋混凝土结构的加固与修复 本章集中讨论 CFRP 外部粘贴法和内部植入法在修复和提高现有结构抗震能力方面的技术细节。详述了底切技术（Scarification）、底面处理（Surface Preparation）对粘结强度的关键影响。引入了欧盟（Eurocode）和美国（ACI）关于 CFRP 加固的最新设计指南，侧重于剪切加固与抗弯加固的荷载转换计算和安全裕度确定。 第三部分：设计、规范与可持续性挑战 结构应用的核心在于规范的指导和环境的考量。本部分处理复合材料工程化过程中必须面对的实际障碍。 第七章：复合材料结构的可靠性与设计规范 系统梳理了国际上主要的复合材料设计规范（如美国、日本及欧洲标准）在承载力设计、极限状态分析中的异同点。重点讨论了由于制造过程带来的材料性能不确定性，如何通过引入材料系数和系统系数来保证结构可靠性。探讨了复合材料构件的屈曲问题，特别是薄壁空心型材在轴压和弯曲作用下的稳定性分析。 第八章：热力耦合作用与火灾响应 复合材料，尤其是聚合物基体复合材料，在高温下的性能急剧下降是结构应用中的关键限制因素。本章详细分析了热-力耦合分析模型，用于预测火灾荷载下复合材料结构的变形和承载能力衰减。介绍了耐火涂层技术、无机基体复合材料（如陶瓷基复合材料 CMCs）在超高温环境下的潜力，以及如何设计逃生疏散路径所需的结构耐火时间。 第九章：环境影响、回收与可持续性 探讨了高性能复合材料的生命周期评估（LCA）。虽然这些材料寿命长，但其生产过程能耗较高，且回收过程复杂。本章详细分析了热解法、化学解聚法在回收 CFRP 和 GFRP 中的最新进展，以及如何通过设计可拆卸连接件和使用生物基树脂，来实现结构工程领域的可持续发展目标。 本书特色： 跨学科深度融合： 完美结合了材料科学、固体力学与土木工程的最新研究成果。 丰富案例支持： 提供了全球范围内标志性复合材料结构项目的详细分析。 面向未来挑战： 强调了智能材料和可持续性在未来基础设施建设中的核心地位。 目标读者： 结构工程师、土木工程研究生、材料科学家、基础设施项目管理者、以及从事高性能建材研发的技术人员。

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