书名：复合材料圆柱壳振动与冲击特性分析方法
定价：120.0
ISBN：9787030833037
作者：李晖等
版次：1
出版时间：2025-11

内容提要：
针对当前工程实际中纤维增强复合材料圆柱壳结构面临的振动破坏、冲击损伤、疲劳与失效等关键问题，本书系统性地介绍了复合材料圆柱壳结构线性与非线性振动、低速与高速冲击、振动与冲击一体化分析等问题的建模与求解方法，重点介绍了考虑几何非线性、材料非线性及冲击损伤演化的计算流程与分析方法，提出了基于多目标优化理论的复合材料圆柱壳减振、抗冲击性能优化方法，同时结合作者团队研制的振动与冲击特性测试平台，开展了大量测试验证工作，验证了所提出的理论分析方法的有效性。全书内容紧跟复合材料结构动力学国际研究前沿，注重理论与实践相结合，既有严谨的数学推导，又不乏丰富的测试数据支撑。



目录：
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 纤维增强复合材料圆柱壳结构在工程应用中的振动与冲击问题 1
1.1.1 纤维增强复合材料概述 1
1.1.2 纤维增强复合材料圆柱壳结构的工程应用 5
1.1.3 纤维增强复合材料圆柱壳振动与冲击问题的研究难点与意义 6
1.2 纤维增强复合材料圆柱壳振动特性的理论研究现状 7
1.2.1 纤维增强复合材料圆柱壳振动分析的基本理论与方法 7
1.2.2 纤维增强复合材料圆柱壳振动分析研究现状 8
1.3 纤维增强复合材料圆柱壳冲击特性的理论研究现状 10
1.3.1 纤维增强复合材料圆柱壳低/高速冲击分析的基本理论与方法 10
1.3.2 纤维增强复合材料圆柱壳低/高速冲击分析研究现状 12
1.4 纤维增强复合材料圆柱壳减振与抗冲击性能优化研究现状 13
1.4.1 纤维增强复合材料圆柱壳减振性能优化分析研究现状 13
1.4.2 纤维增强复合材料圆柱壳抗冲击性能优化分析研究现状 14
1.5 本书主要内容 16
参考文献 17
第2章 纤维增强复合材料圆柱壳结构制备工艺 24
2.1 纤维增强复合材料圆柱壳设计流程 24
2.1.1 设计选材 24
2.1.2 预制备处理 27
2.1.3 材料成型 28
2.2 纤维增强复合材料圆柱壳模压成型工艺 28
2.2.1 工艺特点和分类 29
2.2.2 模具设计 30
2.2.3 固化工艺 31
2.2.4 冷却脱模 31
2.2.5 表面修整 32
2.3 纤维增强复合材料圆柱壳纤维缠绕成型工艺 33
2.3.1 工艺特点和分类 34
2.3.2 缠绕规律分类 35
2.3.3 芯模设计 37
2.3.4 工艺关键参数 38
2.4 纤维增强复合材料圆柱壳3D打印成型工艺 40
2.4.1 工艺特点 40
2.4.2 工艺关键参数 42
2.4.3 其他影响因素 44
2.5 本章小结 45
参考文献 45
第3章 纤维增强复合材料圆柱壳结构基本力学理论 47
3.1 纤维增强复合材料圆柱壳结构力学问题的基本方程 47
3.1.1 基于经典壳体理论的复合材料圆柱壳基本方程 47
3.1.2 基于一阶剪切变形理论的复合材料圆柱壳基本方程 49
3.1.3 基于高阶剪切变形理论的复合材料圆柱壳基本方程 50
3.1.4 基于改进的高阶剪切变形理论的复合材料圆柱壳基本方程 51
3.2 纤维增强复合材料圆柱壳的本构关系 52
3.2.1 一般各向异性复合材料圆柱壳的应力-应变关系 52
3.2.2 正交各向异性复合材料圆柱壳在任意方向上的应力-应变关系 55
3.2.3 正交各向异性复合材料圆柱壳的材料力学参数 57
3.3 纤维增强复合材料圆柱壳的材料失效准则 61
3.4 本章小结 63
参考文献 64
第4章 复合材料圆柱壳线性振动特性建模与分析方法 66
4.1 复合材料圆柱壳线性振动特性分析模型与动力学方程 66
4.1.1 模型创建与基本假设 66
4.1.2 位移场描述 67
4.1.3 能量表达式 68
4.2 固有特性求解 70
4.3 振动响应求解 71
4.4 复合材料圆柱壳线性振动特性分析方法与流程 72
4.5 不同边界条件下复合材料圆柱壳线性振动分析与文献验证 73
4.5.1 考虑截断数影响的固有频率收敛性分析 73
4.5.2 基于文献的多种边界条件下模型验证 74
4.6 复合材料圆柱壳线性振动测试与验证 76
4.6.1 测试对象与测试系统 76
4.6.2 测试过程与测试结果 77
4.7 本章小结 80
参考文献 81
第5章 考虑几何非线性影响的复合材料圆柱壳非线性振动建模与分析方法 82
5.1 考虑几何非线性影响的复合材料圆柱壳非线性振动建模方法 82
5.1.1 模型创建与基本假设 82
5.1.2 位移函数 83
5.1.3 非线性应变-位移和应力-应变关系 83
5.1.4 能量表达式与控制方程 84
5.1.5 非线性动力学方程 85
5.2 考虑几何非线性影响的复合材料圆柱壳非线性振动特性求解 87
5.2.1 非线性固有频率和主共振下非线性振动响应求解 87
5.2.2 超谐波共振下非线性振动响应求解 89
5.2.3 次谐波共振下非线性振动响应求解 90
5.3 复合材料圆柱壳非线性振动特性分析方法与流程 91
5.4 基于文献数据的验证 92
5.5 本章小结 96
参考文献 96
第6章 考虑几何和材料非线性影响的复合材料圆柱壳非线性振动
建模与分析方法 97
6.1 考虑几何和材料非线性影响的复合材料圆柱壳非线性振动
建模方法 97
6.1.1 模型创建与基本假设 97
6.1.2 考虑材料非线性影响的复合材料圆柱壳各向异性材料参数 98
6.1.3 考虑几何非线性影响的复合材料圆柱壳非线性应力-应变关系 101
6.1.4 能量方程和外载荷做功 102
6.2 考虑几何和材料非线性影响的复合材料圆柱壳非线性振动
特性求解 103
6.2.1 非线性固有频率求解 103
6.2.2 非线性阻尼比求解 106
6.2.3 非线性振动响应求解 107
6.2.4 非线性振动分析模型中拟合系数的辨识方法 108
6.3 复合材料圆柱壳非线性振动测试与验证 110
6.3.1 测试对象与测试系统 110
6.3.2 拟合系数辨识结果 113
6.3.3 非线性固有频率验证 116
6.3.4 非线性阻尼比验证 119
6.3.5 非线性振动响应验证 121
6.4 本章小结 125
参考文献 125
第7章 复合材料圆柱壳低速冲击特性建模与分析方法 128
7.1 低速冲击特性分析模型的创建 128
7.2 低速冲击特性求解 129
7.2.1 本构关系 129
7.2.2 应力-应变和失效准则 130
7.2.3 位移方程 130
7.2.4 冲击接触力 131
7.2.5 冲击失效事件下结构低速冲击特性求解 133
7.3 复合材料圆柱壳低速冲击特性分析方法与流程 134
7.4 基于有限元仿真计算数据的验证 135
7.5 复合材料圆柱壳低速冲击测试与验证 138
7.5.1 测试对象与测试系统 138
7.5.2 测试过程 140
7.5.3 验证结果分析 141
7.6 关键参数对复合材料圆柱壳低速冲击特性的影响 144
7.6.1 冲击速度的影响 144
7.6.2 冲击器质量的影响 145
7.6.3 铺层参数的影响 145
7.7 本章小结 146
参考文献 147
第8章 复合材料圆柱壳高速冲击特性建模与分析方法 148
8.1 高速冲击特性分析模型的创建 148
8.2 高速冲击特性求解 149
8.2.1 考虑应变率效应的材料参数 149
8.2.2 位移场与本构关系 150
8.2.3 冲击损伤失效判据 151
8.2.4 损伤演化 152
8.2.5 冲击位移假设 154
8.2.6 控制方程 155
8.2.7 高速冲击参数求解 158
8.3 复合材料圆柱壳高速冲击特性分析方法与流程 161
8.4 复合材料圆柱壳高速冲击测试与验证 163
8.4.1 测试对象 163
8.4.2 测试系统与测试过程 163
8.4.3 测试结果与验证 166
8.5 关键参数对复合材料圆柱壳高速冲击特性的影响 168
8.5.1 弹体半径与总厚度比的影响 168
8.5.2 弹体与结构质量比的影响 170
8.5.3 纤维铺层方式的影响 171
8.6 本章小结 172
参考文献 173
第9章 复合材料圆柱壳减振、抗冲击与减重性能优化设计 174
9.1 复合材料圆柱壳性能的多目标优化设计模型与算法 174
9.1.1 优化目标 174
9.1.2 设计变量及约束条件 175
9.1.3 NSGA-Ⅱ及其优化流程 176
9.1.4 WOA及其优化流程 181
9.1.5 多目标优化结果评估函数 186
9.1.6 优化算法的有效性验证 186
9.2 考虑减振、抗冲击与减重性能的单目标优化设计与分析 189
9.2.1 复合材料圆柱壳减振性能单目标优化设计与结果分析 189
9.2.2 复合材料圆柱壳抗冲击性能单目标优化设计与结果分析 191
9.2.3 复合材料圆柱壳减重性能单目标优化设计与结果分析 193
9.3 考虑减振、抗冲击与减重性能的多目标优化设计与分析 194
9.3.1 复合材料圆柱壳减振与抗冲击性能优化设计与结果分析 194
9.3.2 复合材料圆柱壳减振与减重性能优化设计与结果分析 197
9.3.3 复合材料圆柱壳减振、抗冲击与减重性能优化设计与结果分析 199
9.4 本章小结 201
参考文献 202