Fiber-Reinforced Composites

Fiber-Reinforced Composites pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Mallick, P.K.
出品人:
页数:640
译者:
出版时间:2007-11
价格:$ 135.54
装帧:
isbn号码:9780849342059
丛书系列:
图书标签:
  • 复合材料
  • 纤维增强
  • 材料科学
  • 工程材料
  • 聚合物
  • 力学性能
  • 结构工程
  • 复合材料设计
  • 碳纤维
  • 玻璃纤维
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具体描述

The newly expanded and revised edition of "Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design" presents the most up-to-date resource available on state-of-the-art composite materials. This book is unique in that it not only offers a current analysis of mechanics and properties, but also examines the latest advances in test methods, applications, manufacturing processes, and design aspects involving composites. This third edition presents thorough coverage of newly developed materials including nanocomposites. It also adds more emphasis on underlying theories, practical methods, and problem-solving skills employed in real-world applications of composite materials. Each chapter contains new examples drawn from diverse applications and additional problems to reinforce the practical relevance of key concepts.It contains new sections on material substitution, cost analysis, nano- and natural fibers, fiber architecture, and carbon-carbon composites. It provides a new chapter on polymer-based nanocomposites. It adds new sections on test methods such as fiber bundle tests and interlaminar fracture measurements. It expands sections on manufacturing fundamentals, thermoplastics matrix composites, and resin transfer molding. Maintaining the trademark quality of its well-respected and authoritative predecessors, "Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design, Third Edition" continues to provide a unique interdisciplinary perspective and a logical approach to understanding the latest developments in the field.

高性能结构材料的未来:先进粘合剂与复合材料的创新应用 本书聚焦于现代工程领域中至关重要的两大支柱:高性能结构粘合剂技术与多相复合材料的精妙设计。 深入剖析了从基础化学机理到复杂工程应用的转化路径,旨在为材料科学家、结构工程师以及致力于下一代制造工艺的研发人员提供一本兼具深度与广度的参考指南。 --- 第一部分:结构粘合剂的化学与界面工程 本部分系统性地阐述了现代工程结构粘合剂的分子结构、固化动力学及其对界面性能的影响。我们不再将粘合剂视为简单的“胶水”,而是作为精密设计的应力传递介质。 第一章:高性能粘合剂的分类与分子设计 详细区分了环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯和氰基丙烯酸酯等主流结构粘合剂体系。重点探讨了如何通过调节单体结构(如双酚A、胺类固化剂、异氰酸酯的反应活性)来精确控制固化过程中的体积收缩、内应力和玻璃化转变温度($T_g$)。引入了“反应性增韧”的概念,阐述了纳米粒子(如碳纳米管、硅氧烷改性剂)在粘合剂基体中分散对提高断裂韧性($K_{IC}$)的机制。 第二章:界面科学与粘附力增强策略 粘合的本质在于界面。本章深入探讨了固-液界面的热力学与动力学过程。内容包括: 表面能的匹配与湿润性: 分析了在不同基材(金属、陶瓷、工程塑料)表面,粘合剂湿润行为对初始粘接强度的决定性作用。 化学键合与物理吸附: 详细对比了氢键、范德华力与共价键合在界面应力传递中的贡献权重。 表面预处理技术: 系统总结了等离子体处理、电晕放电以及化学蚀刻技术对惰性表面活化的精确控制方法,并引入了原位监测技术(如ATR-FTIR)来评估表面改性效果。 偶联剂与界面相容性: 深入解析了硅烷偶联剂在无机填料与有机聚合物基体之间的桥接作用,讨论了多层偶联剂体系在极端环境下的稳定性。 第三章:固化过程的实时监控与缺陷控制 探讨了粘合剂从液态到固态转变过程中,内部结构演变对最终性能的深远影响。介绍了差示扫描量热法(DSC)、动态机械分析(DMA)在监控固化度(Degree of Cure)上的应用。着重分析了由于固化不完全、溶剂残留或应力集中导致的界面微裂纹的萌生与扩展机制,并提出了通过精确的温度-时间曲线来优化固化周期的工程方法。 --- 第二部分:先进多孔结构材料的设计与优化 本部分将研究重点从均匀基体转移至结构复杂的、具有内在孔隙或纤维增强特征的多相材料体系,特别是那些需要精确控制孔隙率和纤维取向的工程件。 第四章:多孔吸声与吸能材料的结构调控 本章聚焦于通过设计孔隙结构来实现特定声学或冲击缓冲性能的材料。 泡沫材料的孔隙形态学: 区分了开孔、闭孔结构对声波传播、能量吸收的差异性影响。详细描述了使用相分离技术(如超临界二氧化碳发泡)来控制泡孔尺寸分布的先进方法。 金属与陶瓷基多孔体: 探讨了通过定向凝固或增材制造技术(如选择性激光烧结SLS)来构建具有高长径比孔道的定向结构,并分析了这些结构在燃烧器、催化载体中的应用潜力。 冲击载荷下的能量耗散机制: 分析了孔隙在高速冲击下发生的塌陷、剪切带形成等非线性行为,并建立了描述这些耗能过程的本构模型。 第五章:纤维结构对宏观力学性能的耦合效应 虽然本书不直接讨论传统意义上的“层压复合材料”,但深入探讨了非连续增强体(如短纤维、晶须)在各向异性基体中对力学性能的局部增强作用。 纤维取向与剪切响应: 研究了随机分布纤维和局部取向纤维对材料平面内和平面外剪切模量的影响。引入了Krenk-Rosenfeld模型来预测纤维在基体中因拉伸或压缩引起的应力转移效率。 界面载荷传递的局限性: 重点分析了短纤维复合材料中,纤维端部由于应力梯度过大导致的早期失效机制,并提出了通过纤维端部功能化来延伸载荷传递长度的策略。 热应力与维度稳定性: 探讨了纤维与基体之间热膨胀系数(CTE)失配在温度循环下的影响,如何导致微裂纹的产生,进而降低材料的长期可靠性。 第六章:增材制造中的材料行为与性能预测 本章将粘合剂固化和结构设计置于增材制造(AM)的背景下进行考察。 粉末床熔融(PBF)中的界面控制: 分析了在激光作用下,不同粉末颗粒熔融、再凝固过程中形成的微观界面结构,这与传统铸造或压制成型有本质区别。重点关注激光扫描速度和扫描策略对晶粒尺寸和缺陷的影响。 定向能量沉积(DED)中的残余应力: 详细分析了DED过程中局部瞬时的高温梯度如何导致显著的残余热应力,并探讨了通过多层扫描路径优化来缓解这些应力的技术,特别是对高梯度材料(如梯度功能材料GMF)的意义。 粘性流体在复杂模具中的填充与固化: 针对利用3D打印技术制造模具内部结构的应用,本章模拟了高粘度聚合物在复杂流道中的流动性、剪切稀化行为,以及在模具内壁的早期固化现象,确保最终产品的几何精度和结构完整性。 --- 结论:跨学科集成与面向应用的材料系统工程 本书的最终目标是促进粘合剂科学与先进多相材料工程的深度融合。通过对界面行为的精确控制和对复杂内部结构的系统设计,工程师能够开发出远超传统材料性能限制的新一代结构系统,广泛应用于航空航天、高性能汽车、医疗植入物以及深海勘探等对可靠性要求极高的领域。本书为读者提供了从原子尺度到宏观性能预测的完整分析框架。

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读后感

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用户评价

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这本《Fiber-Reinforced Composites》的印刷质量简直让人眼前一亮,封面设计得既现代又充满力量感,色彩搭配上偏向冷静的工业风,那种略带磨砂的触感,拿在手里就让人觉得这本书分量十足,不是那种哗众取宠的流行读物。我特地找了一个光线充足的书桌,翻开内页时,首先注意到的是纸张的厚度和纹理,它有效地减少了反光,使得那些复杂的截面图和微观结构照片能够以极高的清晰度呈现出来。图表的排版非常专业,即使是初次接触复合材料的学生,也能从那些精美的流程图和力学模型图中迅速捕捉到核心概念。尤其是关于纤维铺层设计那几章,作者似乎非常注重视觉引导,用不同颜色的线条区分不同方向的纤维,逻辑性极强。装帧的处理也很扎实,书脊部分没有出现那种新书特有的僵硬感,即便是经常翻阅,也显得非常耐用。我几乎可以想象,这本书是为那些需要在实验室和工程现场频繁查阅资料的专业人士准备的,它不仅是知识的载体,更是一件值得收藏的专业工具书。唯一的小遗憾是,如果能在侧边增加一个快速索引标签,那就更完美了,不过这也许是保持其简约风格的权衡吧。总之,从物质载体本身来看,这本书的制作水准绝对配得上其专业内容。

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对于非英语母语的读者,或者那些习惯于中文语境下的教材风格的人来说,阅读这本英文原著时可能会感到一定的阅读阻力,但这种挑战性恰恰是它价值的体现之一。书中使用的专业术语,如“Orthotropic stiffness matrix”、“Shear lag analysis”等,都采用了国际上最标准的表述方式,这对于准备参与国际合作项目或者撰写高水平论文的读者来说,是极其宝贵的“术语校准器”。我发现,对照这本书中的术语和定义去修订我以往的报告,能立刻提升专业表达的规范性。此外,这本书的参考文献部分异常详尽,几乎每一节的末尾都附带了当时最具影响力的原始文献列表,这使得读者在深入研究某一特定方向时,能够非常顺畅地追溯到理论的源头和最新的研究动态,而不是仅仅停留在对二手知识的转述上。它鼓励读者去进行更深层次的学术探索,而不是止步于此书的篇幅之内。可以说,它提供了一张通往复合材料前沿研究的路线图。

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说实话,我一开始是被这本书的作者团队吸引的,他们在这个领域享有盛誉,所以我预设了很高的门槛。但阅读体验方面,这本书的叙事风格极其平实,甚至可以说是有些“老派”,它没有使用太多花哨的语言或新潮的比喻来包装复杂的概念,而是采用了一种严谨、近乎于学术报告的口吻,这反而让专业知识的传递变得异常高效。例如,在讲解纤维/基体界面粘接的理论时,作者没有试图去简化那些本就复杂的范德华力或共价键作用,而是直接给出了建立在量子力学基础上的模型推导,虽然过程需要集中精力去跟随,但一旦理解,就再也不会忘记。对于那些已经具备一定基础,渴望突破瓶颈的研究人员来说,这种“硬核”的表达方式无疑是最高效的。它要求读者投入时间去咀嚼和消化,而不是指望通过快速浏览就能获得结论。这本书更像是一位资深导师在你身边,耐心而精确地为你剖析每一个科学细节,不容许任何模糊地带存在。这种对精确性的执着,令人敬佩。

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我最近一直在尝试将理论知识应用于实际的无人机结构优化中,而市面上大多数关于复合材料的书籍,要么过于偏重基础的树脂化学,要么就是陷入纯粹的数学推导,让人感觉空泛。然而,这本书在“失效分析与损伤容限”这一块的处理,简直是教科书级别的典范,它没有停留在理想状态的分析上,而是深入探讨了在真实制造过程中,微小孔隙、界面脱粘等缺陷是如何影响最终的承载能力的。作者列举了大量的案例研究,其中关于冲击损伤后残余强度的评估方法,我立刻就可以在手头的项目中借鉴使用。特别值得称赞的是,书中关于非线性有限元模型在预测疲劳裂纹扩展方面的应用,描述得清晰而有条理,配有详细的输入参数说明,而不是简单地抛出一个公式了事。这使得读者能够真正理解模型背后的物理意义,而不是像操作黑箱一样去套用软件。读完这部分,我感觉对“如何设计一个真正可靠的结构”有了更深层次的理解,它教会我如何像一个经验丰富的结构工程师那样去思考,去预见潜在的风险点。这已经远远超出了我预期的学术深度。

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我发现在许多材料学的教材中,关于“先进制造工艺”的章节往往是草草带过,通常只是罗列一些名称,比如RTM、VARTM、预浸料铺放等。然而,这本《Fiber-Reinforced Composites》却用相当大的篇幅,细致地描绘了每一种主要工艺的设备流程、工艺窗口的控制参数,以及它们对最终产品微观结构的影响。举个例子,书中对热压罐固化过程中温度梯度和压力控制的相互作用,给出了一个非常直观的图解,清晰地展示了如何通过调整热压罐的升温速率来控制树脂的反应放热和孔隙的排出效率。对于我们这些从事小批量、高精度零件制造的团队来说,这些细节至关重要,因为一个小小的工艺参数偏差就可能导致几万元的材料报废。这本书不仅仅在告诉你“是什么”,更重要的是,它在教你“怎么做”才能避免常见的制造陷阱。我尤其欣赏它对质量控制和无损检测(NDT)技术的集成介绍,将从设计到最终检验的整个闭环都考虑进去了,显示出作者对工程实践的深刻理解和高度负责的态度。

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