復(fù)合材料層合板非局部多尺度漸進(jìn)失效理論研究

復(fù)合材料多尺度漸進(jìn)失效理論方法研究是重要基礎(chǔ)研究方向。然而，多尺度漸進(jìn)失效分析常常遇到應(yīng)變局部化問(wèn)題，導(dǎo)致微觀胞元模型失去存在的合理性和客觀性，多尺度分析也失去了意義。至今，國(guó)內(nèi)外在考慮局部化問(wèn)題上的復(fù)合材料多尺度力學(xué)性能研究很少。在國(guó)家自然科學(xué)基金資助下，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人系統(tǒng)地開(kāi)展了復(fù)合材料非局部多尺度漸進(jìn)失效理論研究，主要?jiǎng)?chuàng)新工作體現(xiàn)在6個(gè)方面：（1）在國(guó)際上原創(chuàng)性地提出一個(gè)預(yù)測(cè)復(fù)合材料層內(nèi)損傷和層間分層的統(tǒng)一非局部理論模型和有限元數(shù)值算法，通過(guò)引入并實(shí)現(xiàn)非局部積分理論解決了復(fù)合材料中應(yīng)變局部化帶來(lái)的數(shù)值問(wèn)題，（2）在國(guó)際上首次將零厚度3D內(nèi)聚力數(shù)值技術(shù)應(yīng)用于壓縮載荷作用下的復(fù)合材料分層失效研究中，探討了不同內(nèi)聚力形狀、內(nèi)聚力強(qiáng)度對(duì)后屈曲與分層相互作用機(jī)理的影響規(guī)律，（3）在國(guó)際上原創(chuàng)性地提出了一個(gè)內(nèi)聚力/摩擦接觸耦合的本構(gòu)模型，應(yīng)用于剪切載荷作用下的復(fù)合材料分層失效研究，（4）提出了一個(gè)考慮含熱殘余應(yīng)力的復(fù)合材料微觀漸進(jìn)失效有限元模型以及考慮應(yīng)變局部化問(wèn)題的Mori-Tanaka宏微觀多尺度均勻化方法，（5）在國(guó)際上首次開(kāi)展了濕熱環(huán)境下復(fù)合材料層合板分層失效聲發(fā)射測(cè)試技術(shù)研究，（6）發(fā)展了低速?zèng)_擊載荷作用下彈性和彈塑性復(fù)合材料層合板動(dòng)態(tài)層內(nèi)漸進(jìn)損傷和層間分層的理論模型和有限元數(shù)值技術(shù)。負(fù)責(zé)人以第一或通訊作者共發(fā)表SCI論文13篇（JCR工程類1區(qū)論文2篇、2區(qū)論文5篇）、EI論文4篇，申請(qǐng)登記軟件著作權(quán)3項(xiàng)。研究成果對(duì)于解決多尺度分析中的應(yīng)變局部化問(wèn)題，推動(dòng)和完善復(fù)合材料均勻化理論，揭示復(fù)合材料失效機(jī)理以及剛度、強(qiáng)度性能退化機(jī)理，提升復(fù)合材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究水平與服役性能預(yù)測(cè)能力、具有重要理論和應(yīng)用價(jià)值。 2100433B

碳纖維復(fù)合材料層合板多尺度漸進(jìn)失效理論方法研究是當(dāng)前復(fù)合材料領(lǐng)域中的重要基礎(chǔ)研究方向。然而，多尺度漸進(jìn)失效分析常常遇到應(yīng)變局部化問(wèn)題，結(jié)構(gòu)邊值問(wèn)題成為數(shù)學(xué)上的病態(tài)問(wèn)題，有限元分析結(jié)果依賴于網(wǎng)格尺寸，導(dǎo)致代表性微觀胞元模型失去了存在的合理性和客觀性，多尺度分析也失去了意義。至今，國(guó)內(nèi)外在考慮應(yīng)變局部化問(wèn)題上的復(fù)合材料層合板多尺度力學(xué)性能研究非常少。本項(xiàng)目擬創(chuàng)新性地提出一套復(fù)合材料層合板非局部宏-微觀多尺度漸進(jìn)失效理論方法，包括統(tǒng)一的復(fù)合材料層內(nèi)損傷和層間分層非局部損傷熱動(dòng)力模型、層間分層非線性內(nèi)聚力模型、非局部多尺度漸進(jìn)失效分析方法與有限元算法，結(jié)合復(fù)合材料力學(xué)性能試驗(yàn)，解決多尺度分析中的應(yīng)變局部化問(wèn)題，推動(dòng)和完善復(fù)合材料漸進(jìn)均勻化理論，揭示復(fù)合材料失效機(jī)理以及剛度、強(qiáng)度性能退化機(jī)理，對(duì)于提升復(fù)合材料領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究水平與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平、具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

本書(shū)從最基本的破壞原理出發(fā)，詳細(xì)闡述了Puck準(zhǔn)則的理論模型和復(fù)合材料失效過(guò)程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)工作，書(shū)中內(nèi)容詳盡，分析透徹。

本書(shū)適合科研院所、高校、企業(yè)從事復(fù)合材料破壞機(jī)理研究，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研究人員、研究生、工程師學(xué)習(xí)及參考。

譯者序

序言

前言

第1章引言

第2章層合板失效

第3章應(yīng)力和強(qiáng)度分析：基礎(chǔ)和定義

第4章Puck作用面失效準(zhǔn)則

第5章漸進(jìn)破壞過(guò)程的分析

第6章實(shí)驗(yàn)工作

第7章在軟件中的應(yīng)用

第8章Puck的成果在工業(yè)中的應(yīng)用

第9章結(jié)論

附錄

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書(shū)針對(duì)復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)問(wèn)題、熱-力耦合和力-電耦合問(wèn)題給出了多尺度計(jì)算方法及其理論分析.本書(shū)共分為八章，第一章給出了復(fù)合材料的多尺度分析方法；第二章介紹了小周期參數(shù)的橢圓形方程的均勻化理論；第三章介紹了兩種多尺度算法；第四、五章給出了小周期復(fù)合材料熱傳導(dǎo)問(wèn)題的二階雙尺度展開(kāi)式及其收斂性分析；第六至八章分別研究了復(fù)合材料板的彎曲、熱-力耦合和力-電耦合問(wèn)題的二階多尺計(jì)算方法.讀者需具備微分方程、有限元方法和程序設(shè)計(jì)方面的初步知識(shí)即可學(xué)習(xí)本書(shū)。

本書(shū)可供統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息與計(jì)算科學(xué)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)的本科生，應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)與控制論和統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的研究生，理工科相關(guān)專業(yè)的研究生，對(duì)微分方程數(shù)值解感興趣的教師及科技工作者閱讀。