具体描述
Resin transfer moulding is not a single manufacturing process that can be dealt with in a monlithic manner. RTM is better thought of as a philosophy of manufacturing in which the resin and fibres are held apart until the last possible moment. The focus of this text is on those RTM techniques that are intended to produce components to high quality standards for structural applications. The concentration is on the materials that can produce advanced structural components and the processes for their conversion into such products.
《先进复合材料设计与分析》 简介 本书系统深入地探讨了现代工程领域中日益重要的先进复合材料的设计、分析与应用。内容涵盖了从基础理论到前沿技术，旨在为工程师、研究人员和高级学生提供一套全面且实用的知识体系。全书结构严谨，逻辑清晰，重点突出，力求将复杂的材料科学与工程力学原理转化为可操作的工程实践。 第一部分：复合材料基础与力学 本书的开篇部分奠定了理解先进复合材料的基础。我们从材料学的角度出发，详细介绍了高性能纤维（如碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维）和基体材料（如环氧树脂、聚酰亚胺、金属基体）的微观结构、制造工艺及其对宏观性能的影响。特别关注了纤维增强复合材料（FRP）的各向异性特性。 随后，章节深入探讨了复合材料的本构关系与宏观力学行为。引入了层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT）作为分析平面结构的关键工具，详细推导了刚度矩阵的构建过程，包括展伸刚度、弯曲刚度与耦合刚度的物理意义。通过大量的实例分析，展示了如何预测多层结构在不同载荷条件下的应力、应变分布及变形响应。 此外，针对复合材料固有的缺陷敏感性，本书专门辟章节讨论了损伤容限设计。内容包括疲劳分析的特点、断裂韧性的评估方法（如应力强度因子法和裂纹尖端张开位移法），以及如何利用损伤力学模型（如二次损伤模型）来预测结构在服役过程中的性能衰退。 第二部分：结构分析与有限元方法 在掌握了理论基础后，本书将重点转向工程实践中不可或缺的数值分析工具——有限元法（FEM）。针对复合材料结构的特点，详细阐述了适用于复合材料的单元类型选择，包括壳单元、实体单元以及专门用于模拟层间行为的界面单元。 核心内容在于复合材料的本构模型在有限元软件中的实现与应用。涵盖了从线性弹性分析到非线性分析的全过程。对于非线性分析，重点讨论了材料屈服、纤维拔出、基体开裂等非线性现象的数学描述及数值求解策略。书中提供了大量基于主流商业软件（如ABAQUS, ANSYS）的输入文件结构和后处理技巧，确保读者能够有效地将理论知识转化为精确的数值模拟结果。 特别设计了一章关于复合材料结构的稳定性分析。这包括了轴向压缩下的屈曲分析、剪切载荷下的后屈曲行为，以及在热载荷作用下的结构响应。通过对不同边界条件和几何缺陷的敏感性研究，指导读者优化结构布局以增强其临界屈曲载荷。 第三部分：先进制造技术与性能表征 本书不仅关注设计与分析，还详细介绍了实现先进复合材料结构的关键制造工艺。内容涵盖了传统的手工铺放、预浸料热压罐成型、树脂传递模塑（RTM）的原理与工艺控制（注意：本部分主要聚焦于其他主流工艺，如自动纤维铺放（AFP）、引拔成型等），以及对新型快速成型技术的介绍。对不同制造工艺引入的残余应力和孔隙率的量化分析，是连接制造与性能的关键环节。 在性能表征方面，本书强调了测试规范与数据解读的重要性。详细介绍了动态热机械分析（DMA）、热重分析（TGA）等热性能测试方法，以及静态和动态力学性能测试（拉伸、压缩、剪切、冲击）的标准流程（如ASTM、ISO）。关键在于如何从实验数据中提取出用于更新和验证分析模型的关键参数。 第四部分：面向应用的特定主题 最后一部分聚焦于高性能复合材料在特定前沿领域的应用与挑战。 功能梯度材料（FGM）： 介绍了如何通过基体和纤维体积含量的连续变化，设计出具有梯度力学性能的结构，以解决传统复合材料界面应力突变的难题。 智能复合材料系统： 探讨了集成传感器、执行器（如形状记忆合金或压电材料）到结构内部的技术，以实现健康监测（SHM）和主动控制。分析了传感器信号与结构损伤的关联性。 多尺度建模： 从微观纤维尺度到宏观结构尺度的信息传递机制，介绍了均匀化方法（如Voigt, Reuss, Mori-Tanaka模型）在预测复合材料有效性能中的应用。 环境载荷影响： 深入分析了湿热耦合作用对复合材料性能的退化机制，特别是水分扩散、吸湿率对玻璃化转变温度（Tg）和机械强度的影响模型。 全书配有丰富的工程实例、流程图和关键公式的推导过程，旨在培养读者跨越材料、结构、制造三个领域的综合工程能力。本书适合作为高等院校复合材料结构设计、航空航天工程、机械工程等专业的研究生教材，亦可作为从事高性能结构设计与分析的工程师的重要参考手册。
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