Capacity and Transport in Contrast Composite Structures pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Kolpakov a., A.

出品人:

页数:335

译者:

出版时间:2009-11

价格:$ 186.39

装帧:

isbn号码:9781439801758

丛书系列:

图书标签:

复合材料
力学性能
传热
结构工程
材料科学
热力学
传质
多尺度分析
数值模拟
工程应用

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具体描述

A mathematical discussion of phenomena related to natural sciences and engineering, this book presents new and modified asymptotic methods for real-world applications in composite materials development. It covers historical developments and new progress in mathematical calculations, computer techniques, finite element computer programs, and presentation of results of numerical computations. It introduces new and modified asymptotic methods for real-world applications in composite materials development, covering asymptotic analysis of partial differential equations, material science, and the analysis of effective properties of electroceramics. The text also provides numerical calculations of modern composite materials that take into account nonlinear effects.

结构与材料的未来交汇：先进复合材料在苛刻环境下的性能优化与设计策略本书深入探讨了先进复合材料在极端载荷条件和复杂环境下的行为、性能表征及其在关键工程结构中的应用。全书摒弃了对特定“容量与输运”主题的关注，而是聚焦于理解复合结构如何实现卓越的耐久性、抗疲劳性以及多物理场耦合响应，从而为下一代航空航天、高性能机械设备及基础设施的开发提供坚实的理论和实验基础。第一部分：复合材料的基础理论与微观结构-性能关系本部分构建了理解高性能复合材料行为的理论框架，侧重于先进纤维增强体系（如碳纳米管增强、高模量碳纤维、陶瓷基体复合材料）的本构关系、损伤演化机制以及界面特性。第一章：先进纤维增强体的本构建模与力学响应本章详细介绍了如何利用连续介质力学和微观力学方法来描述纤维与基体之间的相互作用。重点解析了在高应变率加载（如冲击和碰撞）下，纤维拔出、基体开裂和界面脱粘的耦合机制。讨论了各向异性弹性理论在预测复合材料宏观力学行为中的应用，特别关注了非线性粘弹性行为在温度和湿度变化背景下的影响。通过数值模拟案例，展示了不同铺层角度对整体结构刚度和强度的精细调控能力。第二章：疲劳与断裂的物理机制与寿命预测疲劳是导致结构失效的主要因素。本章深入分析了循环载荷作用下复合材料内部微裂纹的萌生、扩展与汇合过程。内容涵盖了能量释放率法、应力强度因子法在复合材料断裂力学中的适用性限制与修正方法。特别强调了基体损伤累积与纤维断裂概率对整体疲劳寿命的决定性影响。引入了基于损伤容限的设计理念，探讨了如何通过优化纤维体积分数和基体材料选择来显著延长结构在长期服役中的可靠性。讨论了高低温循环对界面粘接强度的退化效应。第三章：界面特性与多尺度分析技术界面是复合材料性能的“薄弱环节”。本章聚焦于如何通过化学改性、表面处理技术来增强纤维与基体之间的粘结力。介绍了分子动力学模拟 (MD) 和有限元模型 (FEM) 结合的多尺度分析方法，用以预测界面应力分布和热膨胀失配导致的内应力。内容包括热固性树脂、热塑性基体与反应型纤维（如硅烷偶联剂处理的玻璃纤维）之间的化学键合机制分析。第二部分：功能集成与极端环境下的响应本部分将研究重点从纯粹的力学性能扩展到复合材料在复杂物理场（热、电、磁）作用下的多物理场耦合行为，以及它们在严苛环境下的适应性。第四章：热力耦合效应与耐高温性能对于航空发动机和高超声速飞行器结构，耐热性至关重要。本章详细分析了复合材料的热传导、热膨胀的各向异性。深入探讨了热降解过程（如树脂的热氧化、碳化）对材料力学性能的不可逆影响。介绍了耐高温功能性填料（如碳化硅颗粒、硼酸盐陶瓷）的引入策略，以提高复合材料的玻璃化转变温度 ($T_g$) 和热稳定性。第五章：电磁屏蔽与传感集成技术现代结构要求集成电磁兼容性 (EMC) 或健康监测功能。本章探讨了如何设计导电填料网络（如石墨烯、金属纳米线）来实现优异的电磁波吸收与反射性能。同时，分析了压电材料和形状记忆聚合物与结构层复合，以实现结构健康监测 (SHM) 功能，包括裂纹的实时定位和应变反馈。第六章：抗冲击性、穿透防御与复合结构防护本章专门针对高能冲击和穿透载荷下的材料响应。分析了冲击波的传播、能量耗散与复合层间的相互作用。内容涵盖了多层铺层与梯度材料设计在提高穿透阻力方面的应用，例如夹层结构 (Sandwich Structures) 的屈曲与分层机理。讨论了先进冲击吸收材料（如高阻尼聚合物和自修复凝胶）在结构外壳中的集成方法。第三部分：先进制造、性能表征与结构设计优化本部分关注如何将理论与实验成果转化为可制造、高性能的工程结构，并采用现代化的设计与验证工具。第七章：增材制造与快速原型中的复合材料应用随着快速成型技术的发展，纤维增强热塑性复合材料的增材制造（如FDM、LCP技术）成为研究热点。本章分析了增材制造过程中出现的层间粘结不良、纤维取向控制不佳等问题。提出了优化打印路径和工艺参数以确保最终部件的力学性能与传统工艺制造的部件相当的策略。第八章：无损评估 (NDE) 技术在复合结构中的应用准确的性能表征依赖于有效的无损评估。本章详细介绍了超声波C扫描、红外热成像、声发射 (AE) 技术在检测复合材料内部缺陷（如孔隙率、分层、纤维断裂）中的优势与局限性。重点探讨了深度学习算法在处理复杂无损检测信号、提高缺陷识别精度方面的最新进展。第九章：面向可靠性的结构设计与优化本章将所有前述知识融汇，指导结构工程师进行基于性能指标的优化设计。讨论了拓扑优化和形状优化方法在复合材料构件设计中的应用，以最小化重量或最大化刚度。介绍了概率设计方法 (Reliability-Based Design Optimization, RBDO)，以应对材料参数和载荷条件的不确定性，确保结构在整个服役寿命内的功能可靠性。 --- 本书面向对象：结构工程师、材料科学家、航空航天与机械工程领域的研究人员与高年级本科生、研究生。它提供了一个全面、深入的视角，用以解决现代工程结构在复杂载荷与多物理场交互作用下所面临的严峻挑战，推动高性能复合材料结构的边界。