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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2复合材料点阵结构的研究背景1

1.3复合材料点阵结构的基本概念2

1.3.1复合材料点阵结构的仿生学启示2

1.3.2复合材料点阵结构概念的提出2

1.4本书的结构与内容安排5

第2章 复合材料点阵结构的制备技术6

2.1引言6

2.2嵌锁组装成型技术6

2.3纤维丝编织成型技术9

2.4模具热压一次成型技术10

2.5软膜热压一次成型技术13

2.6模具热压二次成型技术14

2.6.1制备工艺流程14

2.6.2微观组织分析16

2.7真空辅助成型技术17

2.8本章小结19

第3章 复合材料点阵结构的平压和剪切性能20

3.1引言20

3.2复合材料点阵结构的平压及剪切理论20

3.2.1金字塔点阵结构20

3.2.2四面体点阵结构24

3.2.3 Kagome点阵结构27

3.3平压和剪切载荷下复合材料点阵结构的失效机制30

3.3.1杆件欧拉屈曲30

3.3.2杆件分层31

3.3.3节点断裂31

3.3.4面芯脱胶32

3.4本章小结34

第4章 复合材料点阵结构的侧压性能36

4.1引言36

4.2复合材料点阵结构极限载荷的理论预报36

4.2.1宏观屈曲37

4.2.2面板皱曲38

4.2.3面板压溃38

4.3复合材料点阵结构的失效机制图39

4.4复合材料点阵结构的侧压试验40

4.4.1试件准备和试验方案40

4.4.2试验结果和讨论41

4.5复合材料点阵结构侧压性能的数值模拟44

4.5.1各种屈曲模式的模拟45

4.5.2面板压溃的模拟46

4.6本章小结47

第5章 复合材料点阵结构的弯曲性能48

5.1引言48

5.2复合材料点阵夹芯梁的弯曲刚度48

5.2.1三点弯曲载荷下夹芯梁的挠度48

5.2.2面板薄厚的定义50

5.3复合材料点阵夹芯梁的弯曲强度50

5.3.1受力分析50

5.3.2面板压溃52

5.3.3面板皱曲52

5.3.4芯子压溃53

5.3.5芯子屈曲53

5.3.6节点断裂53

5.4三点弯曲载荷下金字塔点阵结构的优化设计54

5.4.1杆件的倾角设计54

5.4.2杆件的半径设计54

5.4.3面板的厚度设计54

5.4.4夹芯梁的长度设计55

5.5三点弯曲载荷下金字塔点阵结构的试验研究55

5.5.1试验方案55

5.5.2试验结果与讨论56

5.6本章小结58

第6章 复合材料点阵结构的扭转特性59

6.1引言59

6.2扭转问题综述60

6.3正交各向异性夹芯结构的扭转解60

6.3.1基于普朗特应力函数的扭转解60

6.3.2材料和几何参数对等效扭转刚度的影响64

6.4复合材料点阵结构的扭转试验和数值分析66

6.4.1试验研究66

6.4.2等效材料模型68

6.4.3实际几何模型68

6.4.4结果与讨论69

6.5本章小结72

第7章 复合材料点阵结构的屈曲特性73

7.1引言73

7.2 Allen模型73

7.3复合材料点阵结构的临界屈曲载荷75

7.3.1等效参数75

7.3.2平衡方程78

7.3.3多种边界条件下的临界屈曲载荷81

7.4复合材料点阵芯子等效方法的合理性验证84

7.4.1等效芯子所储存的应变能84

7.4.2离散杆件所储存的应变能84

7.4.3应变能比较85

7.5结果与讨论86

7.5.1与Allen模型的比较86

7.5.2与试验结果的比较86

7.5.3不同位移假设下的临界屈曲载荷89

7.6本章小结91

第8章 复合材料点阵结构的振动特性92

8.1引言92

8.2夹芯结构振动特性的理论研究92

8.2.1基于“折线”模型的夹芯结构振动特性92

8.2.2基于改进“折线”模型的夹芯结构振动特性96

8.2.3三种不同位移模型的比较100

8.3复合材料点阵结构振动特性的数值分析103

8.4材料性能和几何参数对点阵夹芯结构固有频率的影响105

8.5局部损伤对复合材料点阵结构振动特性的影响108

8.5.1试件制备108

8.5.2试验方法109

8.5.3试验与数值结果的比较110

8.5.4缺陷敏感性分析112

8.6本章小结122

第9章 复合材料点阵结构的低速及高速冲击响应124

9.1引言124

9.2试验方法124

9.3复合材料金字塔点阵结构的低速冲击试验125

9.3.1复合材料金字塔点阵结构的冲击失效机制125

9.3.2复合材料金字塔点阵结构的冲击响应129

9.3.3热暴露对金字塔点阵结构能量吸收特性的影响131

9.3.4热暴露对金字塔点阵结构最大冲击载荷的影响132

9.4复合材料金字塔点阵结构冲击后剩余压缩强度的试验研究132

9.4.1侧压失效机制132

9.4.2冲击后的剩余压缩强度135

9.5复合材料点阵结构的高速撞击响应136

9.5.1试验原理及设备136

9.5.2碳纤维层合板和金字塔点阵结构的破坏模式137

9.6本章小结141

第10章 多层级复合材料点阵结构的力学性能142

10.1引言142

10.2拉-拉混合型多层级复合材料点阵结构142

10.2.1结构概念及制备方法142

10.2.2理论分析与破坏机制图144

10.2.3试验验证147

10.2.4优化与结构效率评价148

10.3拉-弯混合型多层级复合材料点阵结构154

10.3.1结构概念与制备方法154

10.3.2面外压缩响应157

10.3.3理论分析158

10.3.4优化与结构效率评价161

10.4本章小结164

第11章 复合材料增强型点阵结构的力学性能165

11.1引言165

11.2结构设计与制备165

11.2.1波纹板的制备165

11.2.2电火花切割法166

11.2.3激光切割法169

11.3增强型点阵结构的平压及剪切理论172

11.3.1斜杆增强型点阵结构的平压模量及强度173

11.3.2斜杆增强型点阵结构的剪切模量及强度174

11.4增强型点阵结构的平压及剪切试验175

11.4.1增强型点阵结构的平压试验175

11.4.2增强型点阵结构的剪切试验178

11.5几何参数对增强型点阵结构力学性能的影响181

11.6复合材料点阵结构剪切强度的比较183

11.7本章小结184

第12章 复合材料点阵曲面壳及圆柱壳的力学性能186

12.1引言186

12.2复合材料金字塔点阵曲面壳的弯曲行为186

12.2.1嵌片和嵌锁组装186

12.2.2曲面壳的设计与制备187

12.2.3弯曲性能的理论研究190

12.2.4弯曲性能的试验研究195

12.2.5弯曲性能的数值模拟200

12.3复合材料金字塔点阵圆柱壳的轴压行为203

12.3.1结构设计与制备203

12.3.2轴向压缩性能的理论研究205

12.3.3轴向压缩性能的试验研究208

12.4本章小结218

参考文献220