Smart Structures and Integrated Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Society of Photo Optical

作者:Regelbrugge, Marc E. (EDT)

出品人:

页数:898

译者:

出版时间:

价格:140

装帧:Pap

isbn号码:9780819427731

丛书系列:

图书标签:

• Smart Materials
• Structural Health Monitoring
• Sensors
• Actuators
• Vibration Control
• Modal Analysis
• Finite Element Analysis
• MEMS
• Integrated Systems
• Civil Engineering
• Aerospace Engineering

好的，这是一本关于先进材料与制造技术的专业书籍的详细简介，旨在探讨未来工程领域的核心发展方向。 --- 先进复合材料的结构设计与性能评估 导论：迈向下一代工程材料 本书深入探讨了现代工程领域中至关重要的先进复合材料——特别是高性能纤维增强复合材料（FRC）和智能材料系统——的设计、制造、表征与应用。随着航空航天、汽车工业以及土木工程对轻量化、高强度和多功能性的要求日益提升，理解并掌握复合材料的微观结构-宏观性能关系成为创新的关键。本书不仅着眼于传统的层合板理论，更聚焦于引入多尺度分析方法，以应对复杂载荷条件下的材料行为预测挑战。 第一部分：基础理论与材料科学 第一章：复合材料的微观结构与本构关系 本章详细阐述了不同类型复合材料（如碳纤维增强聚合物、陶瓷基复合材料）的界面特性和纤维排列对整体性能的影响。内容涵盖了宏观力学、微观力学以及介观尺度的建模技术。重点讨论了经典的板壳理论（如经典层合板理论CLT、一阶剪切变形理论TSDT）的适用范围与局限性，并引入了非经典理论来精确描述厚大尺寸结构中的剪切效应。 第二章：先进纤维与基体材料的特性 深入分析了增强相（高模量碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维）和基体相（热塑性树脂、热固性环氧树脂、高性能金属基体）的化学结构与机械性能。详细介绍了影响材料长期耐久性和环境适应性的因素，包括湿热老化、紫外线辐射和化学侵蚀。此外，探讨了功能性填料（如纳米颗粒、碳纳米管）在提升基体韧性、导电性或阻燃性方面的最新进展。 第三章：复合材料的损伤力学与断裂分析 复合材料固有的损伤累积机制是结构安全评估的核心。本章系统梳理了不同损伤模式，包括基体开裂、纤维/基体脱粘、纤维断裂以及孔隙率的影响。着重讲解了能量释放率法、应力强度因子法以及基于内聚力模型的界面断裂力学，用于模拟复合材料的疲劳扩展和最终的灾难性失效过程。对冲击载荷下的穿透和内部分层损伤的动态响应分析进行了深入探讨。 第二部分：制造工艺与无损评估 第四章：高性能复合材料的成型工艺 本书详细比较了用于生产高精度、高可靠性部件的关键制造技术。内容涵盖了传统湿法铺放（Wet Lay-up）、预浸料热压罐固化（Autoclave Curing）、树脂传递模塑（RTM）以及真空辅助树脂传递模塑（VARTM）。尤其关注了快速成型技术，如快速热循环固化和自动化纤维铺放（AFP）技术在提高生产效率和确保铺层精度方面的应用。对固化过程中的残余应力控制和热历史对最终力学性能的影响进行了建模分析。 第五章：先进复合材料的无损检测（NDT）技术 为了确保服役中结构的完整性，无损评估方法至关重要。本章详细介绍了超声波检测（包括相控阵超声PAUT和激光超声）、热成像技术（红外热像仪）、以及X射线层析成像（CT）在识别复合材料内部缺陷（如分层、孔隙、未浸润区域）中的应用。着重讨论了如何将检测数据与材料性能退化模型相结合，实现结构健康监测（SHM）的初步框架。 第六章：复合材料结构连接与装配技术 结构装配是复合材料应用中的一个关键环节。本章探讨了不同连接技术，包括机械紧固件连接、胶接（Adhesive Bonding）和混合连接。重点分析了钻孔操作对结构强度的削弱效应、紧固件孔周围的应力集中问题，以及不同材料之间（如金属与复合材料）的电偶腐蚀控制策略。胶接界面的优化设计及其在实现应力均匀分布中的作用是本章的核心内容之一。 第三部分：结构应用与多功能化 第七章：复合材料在复杂结构中的应用设计 本部分将理论知识应用于实际工程案例。详细阐述了如何设计具有抗屈曲性能的薄壁结构、如何利用复合材料的各向异性来优化飞行器机翼或桥梁梁段的承载效率。内容包括刚度设计（Stiffness Design）、强度设计（Strength Design）以及疲劳寿命优化设计的方法论。对基于迭代有限元分析（FEA）的结构优化流程进行了实操指导。 第八章：功能化复合材料与多功能结构系统 展望了复合材料向“智能”和“多功能”方向的发展。探讨了自感知（Self-Sensing）复合材料，即通过植入光纤传感器或压电材料来实时监测应变和温度；自修复（Self-Healing）复合材料，即通过微胶囊技术实现损伤的自动修复。此外，还介绍了结构储能复合材料（Structural Energy Storage），即利用结构本身作为电池或电容器的创新概念。 第九章：可持续性、可回收性与生命周期管理 面对日益严格的环境法规，本章关注复合材料的生命周期挑战。分析了现有回收技术（如热解法、溶剂法）的优缺点，以及如何设计更易于解构和回收的“可回收”复合材料体系。最后，提出了面向全生命周期的成本效益分析（LCA），指导工程师在性能、成本和环境影响之间做出权衡。 --- 目标读者： 本书适合于材料科学、机械工程、航空航天工程以及土木工程领域的高年级本科生、研究生，以及从事先进结构设计、制造与研发的工程师和研究人员。它提供了一个从基础理论到前沿应用的全景式知识框架。

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