本书根据《复合材料力学基础》第四版译著，主要包括复合材料单向板应力-应变关系；连续纤维增强单向板的有效模量和强度等基本内容；同时对单向板和层压板吸湿行为、粘弹特性和动力学行为进行了详细阐述，*后介绍了材料的断裂分析以及性能试验方法。每章节设有例题和习题帮助读者理解和掌握相关知识，并附有参考答案。
本书对复合材料力学方面的知识表述逻辑清晰，语言浅显易懂，非常适合复合材料及力学领域的初学者，同时可供材料领域及其相关专业的高等院校师生、工程技术人员、研发人员等参考使用。
[译者序]
复合材料是指由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，因此可以满足各种不同的要求。由于其优良的特性，因此复合材料已广泛应用于航空航天、电子、超导、汽车及建筑等领域。
复合材料力学是固体力学的一个新兴分支，它主要研究复合材料的力学问题。复合材料力学已形成独立的学科体系并蓬勃发展，国内外不少高等院校已将复合材料力学列为力学及相关理工科专业本科生和研究生的必修和选修课程。
在国家大力发展航空航天的背景下，了解和掌握复合材料力学性能已成为领域内工程技术人员和研发人员的必备技能之一。
本书为英文书籍《Pinciples of composite material mechanics》第四版的译著，主要阐述了复合材料单向板应力-应变关系，连续纤维增强单向板的有效模量和强度，单向板和层压板吸湿行为、粘弹特性和动力学行为，材料的断裂分析以及性能实验方法等内容。本书非常适合复合材料力学专业的初学者了解复合材料力学的基本概念；此外，本书的语言通俗易懂，通过适量例题和习题讲述复合材料力学的基本原理、基本概念、公式推导及性能实验等内容，图文并茂，并且引用了多篇参考文献，也非常值得读者仔细研读。
参加翻译的人员的分工如下：张晓晶负责翻译序，引言，附录，第1、6、7、9、11章；余音负责翻译第2、3、4章；吕新颖负责翻译第5、8、10章；全书的统稿工作由张晓晶完成。同时，本书的编写也得到了马林、陈欣华、王其政、李崇等研究生们的热情帮助，在此表示感谢。本书在编写过程中难免有疏漏错误之处，恳请读者指正。
谨将此书奉献给复合材料领域的工作者和学子们，祝愿我国复合材料领域人才辈出。
全体译者
2018年于上海
罗纳德·吉布森博士，目前是位于Reno的内达华大学的机械工程兼职教授。他在明尼苏达大学获得力学博士学位，在田纳西大学获得机械工程硕士学位，在佛罗里达大学获得机械工程本科学位。他的工业和政府经历包括担任联合碳化物公司开发工程师，核分部和NASA兰利研究中心夏季教员研究员职位。他曾在爱荷华州立大学、爱达荷大学、韦恩州立大学全职工作，以及在斯坦福大学、佛罗里达大学和密西根州立大学做访问学者。他被选为美国机械工程师协会、美国复合材料学会、美国材料和工艺工程促进协会会员。他也是美国工程师教育协会、AIAA和实验力学协会会员。他曾担任2004至2005年美国复合材料协会主席，及2002-2003年的副主席。
吉布森博士曾获得的奖项包括实验力学协会年度最佳研究论文Hetenyi奖，爱达荷大学工程学院杰出教师奖，杰出教师奖学金奖，DeVlieg教授和WSU的杰出研究生院导师奖。他的研究成果已发表在许多学术期刊文章中，并在各种国内和国际会议上发表。他当前的研究兴趣包括复合材料和结构的力学表征、复合材料的噪声和振动控制、复合材料的设计和制造、吸能材料的表征、多功能复合材料和纳米复合材料。
1.引言1
1.1 基本概念1
1.2 复合材料组份材料6
1.2.1 增强体，包括纳米增强体10
1.2.2 基体和填充材料11
1.3 复合材料的结构应用16
1.4复合材料的多功能应用24
1.5 制造工艺28
1.6复合材料力学行为要素38
1.7 材料力学基本方程回顾39
参考文献50
2.单层板的应力-应变关系52
2.1引言52
2.2 应力-应变关系中的有效模量53
2.3 应力-应变关系中的对称性57
2.4 正交各向异性和各向同性工程常数64
2.5 特别正交各向异性单层板68
2.6 一般正交各向异性单层板72
参考文献88
3.连续纤维增强单层板的有效模量89
3.1 引言89
3.2 材料力学基本模型98
3.2.1 纵向模量100
3.2.2 横向模量103
3.2.3 剪切模量和泊松比105
3.3 改进的材料力学模型113
3.4 弹性模型119
3.4.1 有限差分模型119
3.4.2 有限元模型121
3.4.3 封闭解和变分模型127
3.5 半经验模型128
参考文献134
4.连续纤维增强单层板的强度137
4.1 引言137
4.2 多轴强度准则140
4.2.1 最大应力准则141
4.2.2 最大应变准则146
4.2.3 二次交互准则147
4.3 单层板强度的细观力学模型162
4.3.1 纵向强度162
4.3.2 横向强度171
4.3.3 面内剪切强度176
4.3.4 多轴强度176
参考文献181
5.单层板的湿热性能分析187
5.1 引言187
5.2 湿热性能退化188
5.3湿热效应下单层板的应力应变关系200
5.4湿热性能的细观力学模型209
参考文献217
6.不连续纤维增强复合材料单层板分析220
6.1 引言220
6.2 定向不连续纤维221
6.2.1 应力和强度分析222
6.2.2 模量分析227
6.3 偏轴定向不连续纤维236
6.3.1 应力和强度分析236
6.3.2 模量分析239
6.4 随机取向不连续纤维247
6.4.1 应力和强度分析248
6.4.2 模量分析249
6.5 纳米纤维和纳米管257
6.5.1 应力和强度分析260
6.5.2 模量分析260
6.6 颗粒264
6.6.1 应力和强度分析265
6.6.2 模量分析267
6.7 混杂多尺度增强体269
参考文献277
7.层压板分析283
7.1 引言283
7.2 层压梁理论284
7.2.1 弯曲应力和变形284
7.2.2 剪切应力和变形288
7.3 考虑耦合的层压板理论299
7.4 典型层压板的刚度特征306
7.4.1 特殊正交各向异性层压板306
7.4.2 一般正交各向异性层压板307
7.4.3 对称层压板308
7.4.4 反对称层压板308
7.4.5 准各向同性层压板308
7.5 层压板柔度的推导和使用317
7.5.1 层压板力-变形方程的逆形式317
7.5.2 单层板应力和应变的确定319
7.5.3 层压板工程常数的确定319
7.5.4 柔度试验值与预测值的比较322
7.6 层压板湿热效应331
7.6.1 层压板的湿热退化331
7.6.2 层压板的湿热应力331
7.6.3 层压板的湿热膨胀系数333
7.7 层间应力334
7.8 层压板强度分析340
7.8.1 面内应力引起的首层破坏及后续破坏340
7.8.2 层间应力引起的分层342
7.9 层压板的变形和屈曲362
7.9.1 横向小变形分析362
7.9.2 屈曲分析367
7.10 层压板的设计选型371
7.11 层压板分析在复合材料结构中的应用376
7.11.1 复合材料夹层结构376
7.11.2 复合材料格栅结构380
参考文献390
8.粘弹性和动力学特性394
8.1 引言394
8.2 复合材料的线性粘弹性特性396
8.2.1 蠕变和弛豫的玻尔兹曼叠加积分398
8.2.2 微分方程和弹簧-阻尼模型402
8.2.3 准弹性分析410
8.2.4 正弦振荡和复数模量符号412
8.2.5 弹性-粘弹性对应准则416
8.2.6 温度和老化的影响420
8.3 复合材料的动态性能436
8.3.1 特殊正交各向异性复合材料杆中的纵向波动和振动437
8.3.2 复合材料梁的弯曲振动442
8.3.3 层压板的横向振动446
8.3.4 复合材料阻尼分析451
8.4 粘弹性和动态特性的纳米增强460
参考文献470
9.断裂分析476
9.1 引言476
9.2 穿透厚度裂纹的断裂力学分析476
9.2.1 应力强度因子方法478
9.2.2 应变能释放率方法481
9.2.3 虚拟裂纹闭合技术484
9.3 穿透厚度缺口的应力断裂准则489
9.4 层间断裂495
9.5 断裂韧性的纳米增强505
参考文献511
10.复合材料力学试验512
10.1 引言512
10.2 组份材料性能的测试512
10.2.1 纤维测试512
10.2.2 树脂基体测试515
10.2.3 材料体积分数的测量518
10.3 复合材料基本性能的测试519
10.3.1 拉伸试验519
10.3.2 压缩试验524
10.3.3 剪切试验526
10.3.4 弯曲试验535
10.3.5 层间断裂试验536
10.3.6 纤维/基体界面试验539
10.3.7 开孔和填充孔试验541
10.3.8 挤压试验542
10.3.9 拉脱试验544
10.4粘弹性和动力学特性测量551
10.4.1 蠕变试验552
10.4.2 振动试验555
10.5 湿热性能测量561
10.5.1 玻璃化转变温度试验561
10.5.2热膨胀试验561
10.5.3吸湿试验562
参考文献565
11.部分参考答案573
附录A：矩阵的概念和运算575
附录B：应力平衡方程583
附录C：应变-位移方程586
索引588
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