复合材料力学行为的数值模拟

第1章 概述

1.1 复合材料的用途

1.1.1 复合材料在汽车工业中的用途

1.1.2 复合材料在航空工业中的用途

1.1.3 复合材料在船舶工业中的用途

1.1.4 复合材料在土木工程中的用途

1.2 复合材料的性能

1.3 复合材料的分类

1.3.1 按拓扑结构学分类

1.3.2 按组分分类

1.3.3 按结构分类

参考文献

第2章 力学性能的各向异性

2.1 引言

2.2 各向异性构想概述

2.3 各向同性材料的屈服函数和塑性势

2.4 参考构型中各向同性屈服准则的一般显式定义

2.5 参考构型中正交各向异性屈服准则的一般显式定义

2.6 参考构型中正交异性准则的一般隐式定义

2.6.1 应力空间变换

2.6.2 应变空间变换

2.7 应力空间变换张量A5的一般定义

2.8 矩阵形式调整张量WIJ的数值计算

2.9 空间映射理论验证Mises-Hill正交各向异性准则

2.10 更新构型中的各向异性

2.10.1 应力空间变换

2.10.2 应变空间变换

2.11 塑性流动规则，内部变量演化规律

2.11.1 参考构型

2.11.2 更新构型

2.12 各向同性虚拟空间中耗散的定义和耗散的唯一性

2.12.1 参考构型

2.12.2 更新构型

2.13 切向本构方程

2.13.1 参考构型

2.13.2 空间构型

参考文献

第3章 混合理论

3.1 引言

3.2 经典混合理论

3.2.1 自由能表达式

3.3 经典理论的修正，串并联模型

3.4 广义混合理论

3.5 大应变经典混合理论

3.5.1 谐调方程或相容方程

3.5.2 自由能函数

3.5.3 本构方程

3.6 大应变中的广义混合理论构想

3.6.1 本构方程

3.7 短程增强混合理论修正

3.7.1 纤维轴向应力分布

3.7.2 界面的切应力分布

3.7.3 短纤维的本构模型

3.8 复合材料的本构方程

3.8.1 短增强复合材料自由能

3.9 混合理论一线性小应变行为下纤维的力学性能

3.10 “细观模型”与“混合理论”大应变各向异性的对比实例

3.11 沥青混合物的行为模拟

3.11.1 引言

3.11.2 问题的动机和说明

3.11.3 材料参数化、纵横关系简化的粒度和性能校正

3.11.4 数值模拟

参考文献

第4章 纤维与基体间的位移（FMD）——脱脂

4.1 引言

4.2 应力沿增强纤维方向的分布

4.3 裂缝与纤维的相互作用

4.4 复合材料FMD的本构模型

4.5 对于FMD提出的方法

4.5.1 本构模型的修正：用于纤维一基体位移（FMD）现象的程序

4.6 增强相弹塑性本构模型的描述

4.6.1 屈服条件

4.6.2 塑性流动准则

4.7 “总的”与“更新”的拉格朗日构想

4.8 混合和各向异性理论在有限元环境的实施

4.9 纤维基体位移（FMD）现象：细观模型和各向异性混合理论

参考文献

第5章 均质化理论

5.1 引言和现状

5.1.1 平均法

5.1.2 渐进展开理论

5.1.3 平均法和渐进展开理论在非线性问题上的拓展

5.1.4 其他与均质化有关的主题

5.2 基于“局部周期性”的均质化理论

5.2.1 引言

5.2.2 周期结构的概念

5.2.3 变量的局部周期性

5.2.4 应变张量均质化

5.2.5 均质化应力及平衡方程

5.2.6 细观一宏观尺度弹性问题基础

5.2.7 细观宏观尺度非弹性问题基础

5.2.8 复合材料弹性本构张量的确定

5.2.9 复合材料准切向非弹性本构张量的确定，解析法确定

5.2.10 细观一宏观结构耦合

5.2.11 局部效应的影响

5.3 “局部周期性均质化理论”的测试实例

5.3.1 长纤维增强基体的横向行为——简单拉伸试验

5.3.2 承受内压作用的厚壁圆筒

5.3.3 均质化砌体（视为复合材料）

参考文献

第6章 砌体均质化复合材料

6.1 引言和背景

6.2 砌体材料性能

6.2.1 砌体单轴压缩行为

6.2.2 砌体单轴拉伸行为

6.2.3 双轴行为

6.2.4 峰值后的砌体行为——软化

6.3 砌体材料计算的不同方法

6.4 基于均质化概念的特殊情况的本构模型

6.4.1 本构模型

6.5 构想检验

参考文献

第7章 增强复合材料的非线性屈曲

7.1 引言

7.2 问题描述和进展

7.2.1 欧拉（Euler）临界载荷

7.2.2 罗森（Rosen）模型

7.2.3 细观力学模型

7.2.4 力学损伤模型

7.3 长纤维增强复合材料因屈曲而导致的刚度损失的模型

7.3.1 引言

7.3.2 纤维模型的一般定义

7.3.3 因屈曲导致的刚度损失变量的定义

7.4 模型的主要特性

7.5 能量耗散

7.6 测试实例

参考文献

索引

赛尔吉奥·奥勒著的《复合材料力学行为的数值模拟》提出一种处理非线性正交复合材料的*初力学构想，同时也对其他不同构想提出了检验方法，允许人们对复合材料组分的合成，进而对复合材料的服役行为进行评价，以获得一种新的复合材料。本书还给出了两种多尺度均质化方法，其中一种是基于原胞的解析研究特殊同质化方法，另一种是普通的应用在宏观层面（上标）以及细观层面（下标）的有限单元方法。传统上对复合材料结构力学行为的模拟，普遍的复合材料包括胶合板、钢筋混凝土、砌体等材料，以及新的复合材料，如长纤维增强复合材料、短纤维增强复合材料以及纳米管复合材料等，在本书中也有显示。
　　复合材料中出现的典型现象在本书中也有描述，包括纤维基体脱脂、纤维局部屈曲、结构整体屈曲等，末尾给出几个数值模拟的实例以评价本书提出的通用模型的质量和功能。
　　本书主要面向工程专业毕业的学生，希望通过阅读本书达到拓展他们对复合材料结构力学行为知识的理解。