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第一章 绪论1

1．1 材料的重要性1

1．2 聚合物的崛起2

1．3 复合材料的种类4

1．4 复合材料如何起作用5

1．5 增强材料9

1．6 主要的纤维及其在工业上的重要性9

1．6．1 玻璃纤维10

1．6．2 碳纤维14

1．6．3 芳纶21

1．6．4 硼纤维24

1．6．5 氧化铝纤维26

1．6．6 聚烯烃纤维28

1．6．7 石棉30

1．6．8 杂类增强纤维33

1．7 聚合物基体34

第二章 制造技术40

2．1 复合材料与金属的制造基础不同40

2．2 各种形式的材料供应41

2．3 制造技术42

2．3．1 “开槽模”技术43

2．3．2 高压的模压成形44

2．3．3 热压罐成形46

2．3．4 真空盒成形48

2．3．5 Durestos真空成形50

2．3．6 喷射成形51

2．3．7 长丝缠绕成形53

2．3．8 拉挤成形55

2．3．9 树脂注射成形57

2．3．10 手糊成形59

2．4 热塑性增强复合材料的成形62

2．4．1 注射成形63

2．4．2 胶膜——铺叠技术64

2．4．3 PEEK预浸料68

2．5 脱模剂68

2．5．1 由溶液制成的薄膜形成物68

2．5．2 由油、脂肪酸盐与蜡制成的薄膜形成物69

2．5．3 聚合物模具与聚合物膜70

2．6 复合材料的表面处理71

3．1 引言74

3．1．1 范围74

第三章 热固性聚合物复合材料的性能与拉挤设计74

3．1．2 复合材料的力学特性75

3．1．3 纤维体积含量与几何形态的影响77

3．2 基体性能79

3．3 玻璃纤维及其复合材料性能80

3．3．1 引言80

3．3．2 物理性能84

3．3．3 化学性能84

3．3．4 疲劳84

3．3．5 蠕变85

3．4 碳纤维及其复合材料的性能86

3．4．1 引言86

3．4．2 力学性能87

3．4．3 疲劳89

3．4．4 蠕变90

3．4．5 冲击91

3．5 芳纶及其复合材料的性能91

3．5．1 引言91

3．5．2 力学性能92

3．5．4 蠕变93

3．5．5 冲击93

3．5．6 化学性能93

3．6 物理性能的考虑94

3．6．1 复合材料的阻尼特性94

3．6．2 复合材料的热膨胀系数94

3．5．3 疲劳95

3．6．3 适火性95

3．7．2 腐蚀96

3．7．1 温度的影响96

3．7 复合材料的环境性能96

3．7．3 湿气的影响97

3．7．4 温度交变99

3．7．5 自然老化99

3．7．6 雨蚀99

3．7．7 雷击100

3．7．8 应力腐蚀100

3．7．9 起泡102

3．8 拉挤设计103

3．8．1 引言103

3．8．2 制件设计105

第四章 树脂基体109

4．1 引言109

4．2．1 环氧树脂体系111

4．2 树脂基体类型111

4．2．2 马来酰亚胺树脂体系115

4．2．3 酚醛树脂体系117

4．2．4 聚酰亚胺树脂体系119

4．2．5 不饱和聚酯树脂体系122

4．2．6 其他热固性树脂体系123

4．2．7 热塑性树脂体系124

4．3 树脂基体/纤维的界面126

第五章 复合材料结构的连接128

5．1 引言128

5．2 载荷传递机理129

5．3 应力分布130

5．3．1 胶接连接130

5．3．2 机械紧固件连接132

5．4 胶接连接134

5．4．1 表面制备与胶粘剂选择134

5．4．2 连接形式134

5．4．3 单面搭接接头136

5．4．4 双面搭接接头137

5．4．5 阶梯形搭接接头139

5．4．6 楔形连接接头139

5．5 机械紧固件连接140

5．5．1 紧固件的选择140

5．5．2 孔的制备140

5．5．3 铺层与铺层顺序141

5．5．4 连接尺寸143

5．5．5 设计考虑143

5．6．1 引言147

5．6 修补147

5．6．2 胶接修补技术149

5．6．3 螺接修补技术154

5．6．4 尚未解决的问题155

5．7 结论157

第六章 先进复合材料的技术规范、试验方法与质量控制158

6．1 定义与术语158

6．2 技术规范与试验规程的必要性159

6．3 复合材料的制造160

6．3．1 一般考虑160

6．3．2 化学流变学161

6．4 标准试验方法163

6．4．1 展望163

6．4．2 增强材料164

6．4．3 树脂基体170

6．4．4 中间材料175

6．4．5 复合材料的试验方法177

6．5 检验与控制方法183

6．5．1 检验183

6．5．2 控制方法183

第七章 实际应用185

7．1 一般观点185

7．1．1 最小量的试用185

7．1．2 重新确定尺寸186

7．1．3 从头设计186

7．2 飞机工程与航空构件187

7．2．1 民用飞机187

7．2．2 军用飞机193

7．2．3 有动力装置的飞机及其发动机198

7．3 风力涡轮204

7．4 船舶207

7．5 航天结构212

7．6 外科应用217

7．6．1 助力臂用的框架218

7．6．2 人工呼吸器218

7．6．3 假肢220

7．6．4 骨科221

7．6．5 脑外科221

7．6．6 韧带222

7．6．7 假牙222

7．7 体育用品223

7．7．1 鱼竿224

7．7．2 高尔夫球杆225

7．7．3 弓225

7．7．4 球拍与球棒225

7．7．5 雪橇226

7．8 机械工程228

7．9 汽车231

7．10 乐器233

7．11 化工厂235

第八章 复合材料及其制件的质量控制与非破坏性评估237

8．1 引言237

8．2 材料的质量验收238

8．2．1 入库检查239

8．2．2 复验240

8．3．2 文件241

8．3．1 人员241

8．3 制造的质量控制241

8．3．3 工艺控制242

8．3．4 工艺校核243

8．4 成品的检验243

8．4．1 常规超声技术245

8．4．2 新出现的超声技术249

8．4．3 射线照像法252

8．4．4 声发射253

8．4．5 机械阻抗试验256

8．4．6 温度记录法256

8．5 前景257

8．5．1 改进的技术的应用257

8．5．2 新技术258

9．1 引言259

第九章 复合材料的设计259

9．2 复合材料中的增强材料机理263

9．2．1 纤维263

9．2．2 基体263

9．2．3 界面264

9．3 复合材料中的纤维排列264

9．4 复合材料层合板的宏观力学分析265

9．4．1 各向同性层片266

9．4．2 正交各向异性层片268

9．4．3 复合材料层片的强度特性与破坏准则276

9．5 复合材料的细观力学分析286

9．5．1 连续纤维复合材料的分析286

9．5．2 不连续纤维的分析293

9．6 层合复合材料的特性296

9．6．1 复合材料层合梁的特性297

9．6．2 复合材料层合板的特性299

9．7 复合材料构件的设计304

9．8 夹层结构件，梁与壁板307

9．8．1 夹层系统采用低密度刚性泡沫材料308

9．8．2 结构夹层系统309

9．9 计算机程序319

9．10 安全系数320

第十章 纤维复合材料的损伤与断裂321

10．1 引言321

10．1．1 脆性材料的增韧321

10．2 断裂分析的普遍方法322

10．2．1 Kc的量级324

10．2．2 数值举例327

10．3 点应力与平均应力破坏准则329

10．3．1 点应力、平均应力准则与线弹性断裂力学(LEFM)335

10．3．2 损伤区尺寸与点应力参数αο的比较337

10．4 静态断裂的损伤力学338

10．4．1 基本损伤的强度模型339

10．4．2 缺口尺寸的影响339

10．5 破坏机理与韧性图343

10．5．1 图线的构成方法343

10．5．2 湿热老化影响348

10．6 疲劳损伤力学与寿命估算348

10．6．1 一种新损伤模型的建立349

10．6．2 在CFRP上应用352

10．6．3 在GFRP上应用357

10．7 结束语360

参考文献361