复合材料力学与设计  080102M06001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业研讨课 | 任课教师:叶先扬
授课时间: 星期一,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼132
授课周次: 12、13、14、15
授课时间: 星期五,第5、6、7 节
授课地点: 教一楼132
授课周次: 12、13、14、15
课程编号: 080102M06001H 课时: 20 学分: 1.00
课程属性: 专业研讨课 主讲教师:叶先扬 助教:
英文名称: Mechanics and Design of Composite Materials 召集人:

教学目的、要求

教学目的:介绍近年来广泛应用于航天航空及交通等工程领域的复合材料基本力学性质及其结构设计的一般要求。
教学要求:以古典弹性力学为理论基础,对复合材料的各向异性力学性质,强度及损坏机理有基本了解,并能应用于具体结构物之初步工程设计。

预修课程

材料力学、微积分、线性代数

教 材

授课讲义"复合材料力学与设计"

主要内容

第一章 介绍复合材料力学与设计(2学时) 
1.1 坐标转换及笛卡儿张量(重点,难点);
1.2材料之平面弹性对称;
1.3正交各向异性及非均质材料之力学性质(重点).
第二章 广义胡克定律(4学时)
2.1正交各向异性材料平面应力条件下之应力和应变关系;
2.2刚度矩阵之推导(重点);
2.3古典层板理论(重点);
2.4弯矩和伸长偶合之物理意义(难点);
2.5 D16和D26项之物理意义(难点)。
第三章 宏观力学及刚度设计(4学时)
3.1薄板之刚度及挠度;
3.2应力及刚度计算(重点);
3.3泊松比效应之讨论(难点);
3.4宏观力学及刚度设计例题;
3.5层板弹性模量 (难点);
第四章 材料损坏及强度设计(4学时)
4.1损坏的各种模式;
4.2材料强度和损坏准则;
4.3正交各向异性单层板之双轴强度(难点);
4.4最大应力或应变损坏准则;
4.5蔡吴强度准则(重点);
4.6强度准则的进一步探讨(难点);
4.7层板的强度:第一层之损坏(重点);
4.8复合材料实验之特性(重点)。
第五章 纤维增强复合材料的断裂模式 (6学时)
5.1各向异性之断裂力学(重点);
5.2断裂力学应用之基本考虑;
5.3 K主导之区域(重点);
5.4裂纹长度之限制;
5.5微观力学之损坏过程(难点);
5.6线性弹性断裂力学分析模式(重点);
5.7点应力准则;
5.8平均应力准则;
5.9非自相似性裂纹扩展模式(难点);
5.10非线性断裂力学分析,普特模式(难点);
5.11混合模式之断裂(难点);
5.12 D准则。

教学手段与方法:提供教学讲义,教室内授课,随机问答。
考核方式:期中考一次(30%),(口试), 期末考一次(70%),(口试). 若线上授课不方便口試,可能改学习報告和論文閱讀心得为成绩計算方式.

参考文献

1. Daniel Gay, " Composite Materials ", CRC Press 2015.
2. Ronald F. Gibson, " Principles of Composite Materials ", CRC Press 2012.
3. Isaac Daniel & Ori Ishai, " Engineering Mechanics of  Composite Materials",Oxford 
University Press 2006.
4. Kanninen M. F. & Popeler C. H., " Advanced Fracture Mechanics ", Blackwell Publishers, 1986.