Damage Mechanics of Composite Materials (Composite Materials Series) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science

作者:Talreja, R. 编

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:1994-03-01

价格:USD 211.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444888525

丛书系列:

图书标签:

Composite Materials
Damage Mechanics
Fracture Mechanics
Material Science
Engineering Mechanics
Aerospace Engineering
Civil Engineering
Structural Analysis
Failure Analysis
Mechanical Engineering

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具体描述

Damage mechanics is concerned with mechanics-based analyses of microstructural events in solids responsible for changes in their response to external loading. The microstructural events can occur as cracks, voids, slipped regions, etc., with a spatial distribution within the volume of a solid. If a solid contains oriented elements in its microsctructure, e.g. fibers, the heterogeneity and asisotropy aspects create situations which form a class of problems worthy of special treatment. This book deals with such treatments with particular emphasis on application to technological composite materials.

Chapter one describes the basic principles underlying both the micromechanics approach and the continuum damage mechanics approach. It also reviews the relevant statistical concepts. The next three chapters are devoted to developments of the continuum damage mechanics approach related to characterization of damage with internal variables, evolution of damage and its coupling with other inelastic effects such as plasticity. Chapter 5 describes observations of damage from notches in composite laminates and puts forward some pragmatic modelling ideas for a complex damage configuration. The next two chapters form the bulk of the micromechanics approach in this volume. The first one deals with microcracking and the other with interfacial damage in composite materials.

好的，这是一本关于《先进结构材料的界面现象与宏观响应》的图书简介，旨在深入探讨高性能复合材料在复杂载荷条件下的失效机理、界面行为以及由此决定的材料宏观性能演化。 --- 图书简介：先进结构材料的界面现象与宏观响应内容概要本书系统性地阐述了当代工程领域至关重要的先进结构材料——特别是高性能纤维增强复合材料（FRPs）——在受到机械、热、湿等复杂环境耦合作用时，其微观界面结构与宏观力学性能之间的内在联系。全书聚焦于材料内部的“薄弱环节”——纤维/基体界面、分层区域以及材料内部缺陷的演化过程，并以此为基础，构建起能够准确预测材料长期服役性能和极限承载能力的理论模型与计算框架。第一部分：界面结构与微观相互作用本部分首先对复合材料的微观结构进行了详尽的分类和描述，重点分析了增强体（如碳纤维、玻璃纤维或纳米粒子）与基体材料（如环氧树脂、聚合物基体或金属基体）之间的物理和化学结合特征。 1. 界面表征技术：详细介绍了用于界面分析的前沿实验技术，包括高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、原子力显微镜（AFM）在界面结合强度评估中的应用，以及声发射（AE）技术在监测界面微裂纹萌生和扩展过程中的优势。讨论了表面处理技术（如等离子体处理、偶联剂应用）如何调控界面粘结性能，以及这些调控对初始模量和疲劳性能的影响。 2. 界面本构关系：引入了先进的粘接区（Interphase）概念，区别于理想化的纯纤维和纯基体区域。重点阐述了基于弹塑性或粘弹性假设的界面本征本构模型的建立，特别是如何运用内聚力模型（Cohesive Zone Models, CZM）来描述界面在拉伸、剪切和混合模式下的分离行为。讨论了温度和湿度对界面有效刚度的时变影响。 3. 界面脱粘的能量学分析：从能量释放率的角度，深入分析了裂纹萌生和扩展的驱动力。详细推导了能量释放率与裂纹尖端应力场之间的关系，并结合断裂韧性测试（如端切梁-Toughness, ELS(T)）的方法，量化界面断裂能。第二部分：多尺度损伤的演化与耦合本部分将焦点从静态界面转移到动态的损伤累积过程，探讨在不同载荷历史下，材料内部损伤如何从微观层面逐步发展为宏观失效。 1. 损伤机制分类与表征：详细区分了复合材料中典型的损伤模式，包括纤维断裂（Fiber Breakage）、基体开裂（Matrix Cracking）、纤维/基体脱粘（Debonding）以及分层（Delamination）。针对每种机制，提出了相应的物理判据和概率模型。特别关注了内源性损伤（材料自身固有缺陷引起）和外源性损伤（载荷或环境引起）的相互作用。 2. 疲劳与蠕变损伤累积：深入探讨了在循环载荷作用下，损伤的非线性累积规律。构建了结合了界面脱粘与基体微裂纹萌生的耦合损伤演化方程，用以预测材料的疲劳寿命。对于高温或长期承载应用，详细阐述了热塑性基体材料的蠕变行为如何加速界面松弛和损伤扩展。 3. 湿热耦合效应：针对航空航天和海洋工程应用背景，分析了水分吸收对聚合物基体性能的影响（如增塑效应、Tg降低）以及这种影响如何通过界面传递，导致复合材料的力学性能显著下降。引入了基于扩散理论和粘弹性松弛的湿热损伤耦合模型。第三部分：宏观响应的连续介质损伤力学模型本部分着眼于如何将上述微观和界面尺度的复杂行为，有效地映射到工程上可用的宏观力学描述中。 1. 连续介质损伤力学（CDM）框架：建立了描述各向异性复合材料损伤演化的CDM框架。引入了损伤变量（Damage Variables）来反映材料有效刚度的退化，并讨论了如何定义等效应力或等效应变来驱动损伤演化。 2. 非局部与梯度损伤模型：针对局部化集中和断裂问题，本书详细介绍了非局部损伤模型和梯度损伤模型的应用。这些模型通过引入长度尺度参数，有效避免了传统局部模型中网格依赖性的问题，能更准确地模拟裂纹路径的演化和能量耗散。 3. 本构模型的数值实现：提供了将界面本构关系和宏观损伤模型集成到有限元（FE）分析中的具体指导。讨论了在商业FE软件包中实现这些复杂模型的关键数值技术，包括子迭代方案、隐式积分方案以及处理材料刚度矩阵奇异性的策略。目标读者本书适合于材料科学、结构工程、航空航天工程、机械工程等领域的科研人员、高级研究生以及致力于复合材料结构设计、分析与失效评估的工程师阅读。它为理解和量化先进复合材料的复杂力学行为，提供了一个从微观到宏观的完整理论和方法论基础。