《Analysis and Performance of Fiber Composites, 4th Edition》书评

材料科学与工程学院 吴泽鑫

概述

Analysis and Performance of Fiber Composites, 4th Edition中文译名为纤维复合材料分析与性能，第4版，作者为Bhagwan D. Agarwal、Lawrence J.Broutman和K.Chandrashkhara。Bhagwan D. Agarwal博士是鲍迪克聚合物-布劳特曼实验室工程服务前副总裁。坎普尔印度理工学院机械工程教授和研发院长。Lawrence J.Broutman博士是是L.J. Broutman & Associates的独立顾问和创始人。K.Chandrashkhara是密苏里科技大学机械和航空航天工程教授兼复合材料制造实验室主任。本书由世界科学出版社于2017年首次出版。本书一共587页。

图书的总体构架、体例及内容简介

本书包括：序言、正文、附录、索引。

内容简介：

第一章 引言

本章节共5个小节。本章介绍了纤维复合材料的定义、分类、颗粒复合材料、纤维增强复合材料及其应用 

第二章 纤维、基质和复合材料的制造

本章共3个小节。第一节介绍了增强纤维，包括玻璃纤维、碳/石墨纤维、芳纶纤维、硼纤维和其他纤维应用，介绍了它们的特性、生产工艺、表面处理尺寸、偶联剂、成型工艺等。第二节介绍了两种基体材料：聚合物和金属。第三节介绍的是纤维复合材料制品的制造包括：复合热固性树脂基质的制备、复合热塑性树脂基质的制备、夹层复合材料、复合金属基质的制造、复合陶瓷基质的制备。

第三章 单向复合材料的微观力学

本章共8个小节。第一节介绍了命名法与体积和重量分数的定义。第二节介绍了纵向荷载，包括：模型、小荷载下的变形、负载分担、超出初始变形的行为、失效机理与纵向强度、影响纵向强度和刚度的因素。第三节介绍了横向荷载包括：模型、刚度预测的弹性方法、横向模量的哈尔平-蔡方程、横向强度。第四节介绍了剪切模量。第五节介绍了泊松比。第六节介绍了膨胀系数和输运特性，包括热膨胀系数、吸湿膨胀系数和传输属性。第七节介绍了单向复合材料的失效分析，包括：微观失效事件、纵向拉伸荷载作用下的破坏、纵向压缩荷载作用下的破坏、横向拉伸荷载作用下的破坏、横向压缩荷载作用下的破坏、面内剪切荷载作用下的破坏。第八节介绍了单向纤维复合材料的典型性能。

第四章短纤维复合材料

本章共4个小节。第一节是引言。第二节介绍了应力传递的简化分析和应力分布的有限元分析。第三节介绍了短纤维复合材料的模量和强度的预测。第四节介绍了基体延展性对性能的影响。

第五章正交各向异性薄片的宏观力学分析

本章共4个小节。第一节是引言介绍了正交各向异性材料。第二节介绍了单向复合材料的应力应变关系。第三节介绍了一般各向异性材料，应力、应变和弹性常数的变换，正交各向异性材料的应力-应变关系，横向各向同性材料，各向同性材料，平面应力作用下的正交各向异性材料，一致性张量和一致性矩阵，工程常数与刚度和顺应性矩阵单元的关系，弹性常数的限制，刚度变换与柔顺性矩阵，刚度不变形式和柔顺矩阵。第四节介绍了最大应力理论、最大应变理论、最大功理论和复合材料离轴强度标志的重要性。

第六章层压复合材料分析 

本章共6个小节。第一节介绍了经典层压理论。第二节介绍了层压板描述系统。第三节介绍了层压板的设计、构造和性能。第四节介绍了层压板的失效分析，包括：初始故障和初始失效后的层合板分析。第五节介绍了层压板中的湿热应力，包括：热应力的概念、湿热应力计算。第六节介绍了通过计算机进行层压板分析。

第七章层压板和梁的分析

本章共5个小节。第一节是引言。第二节介绍的是层压板的控制方程。第三节介绍了层压板理论的应用。第四节介绍了横向剪切引起的变形，包括：一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论。第五节介绍了层压梁分析。

第八章 纤维复合材料的高级主题

本章共3个小节。第一节介绍了层间应力和自由边效应。第二节介绍了纤维复合材料的断裂力学。第三节介绍了三种复合材料结构的接头，内容包括：粘接接头、机械紧固接头、粘接紧固接头。

第九章 纤维复合材料的性能：疲劳、冲击和环境影响

本章共3个小节。第一节介绍了材料的疲劳损伤影响。第二节介绍了材料冲击影响。第三节介绍了环境效应对纤维强度和基质效应的影响。

第十章复合材料的实验表征

本章共5个小节。第一节是引言。第二节介绍了物理性质的测量，包括密度、重量组成和体积分数、空隙体积分数、热膨胀系数、吸湿和扩散率、水分膨胀系数。第三节介绍了机械性能的测量，包括拉伸和压缩下的性质、面内剪切特性、弯曲性能、层间剪切强度和断裂韧性、面内断裂韧性试验、冲击试验和航空航天应用试验。第四节介绍了使用无损评估技术进行损伤识别。第五节是关于表征的总论。

第十一章新兴复合材料

本章共5个小节。第一节介绍了纳米复合材料。第二节介绍了碳-碳复合材料。第三节介绍了生物复合材料。第四节介绍了“智能”结构中的复合材料。第五节介绍了进一步的新兴趋势。

附录内容如下：

附录1 矩阵和张量

附录2 弹性理论方程

附录3 层压板取向规范

附录4 纤维复合材料的性能

附录5 层压板分析计算机程序

附录6  MATLAB简介

二．图书撰写特点

1 附录内容详细

  本书的附录内容占据了书的一大部分。附录内容涵盖了很多课外相关知识如matlab的使用。matlab虽然不属于材料学科知识，但是它的使用在材料分析表征有着重要意义。通过在书中加入六个附录使得整本书在纤维复合材料相关方面的知识的完整度很高。

2 插图精美、数据可视化

  本书包含着大量精美的插图将抽象的概念非常清楚地展示出来。其中，本书包含着大量的饼状图如：figure1.3、1.4。还有figure1.7这种类型的统计图，非常清楚地将统计数据可视化，让读者非常直观地了解到数据结论。

3 内容侧重于理论学习

  本书的内容大部分都在介绍与纤维复合材料相关的基础理论知识。理论部分内容详细且深入，与应用相关内容涉及较少。

三．结语

综上所述，笔者认为本书在内容的方面侧重于理论，深入程度较高；在附录设计方面非常人性化，内容丰富；插图的选取比较合适，数据可视化做得很好。因此，我认为这本教材适合但不仅限于材料等相关学科学生了解学习。通过学习本书可以对纤维复合材料的基础知识有全面的了解，因此该书推荐用于大学生课程教材。

电子书访问网址：

https://www.itextbook.cn/f/book/bookDetail?status=1&bookId=b5dc12092ddd4a8e8ca9e2f7544cd618