一、课程基本情况

中文名称： 复合材料力学

英文名称： Compound Material Mechanics

课 程 号： 0220043

授课对象： 工程力学专业本科生

开课学期： 第5学期

学 时 数： 24

学 分 数： 1.5

课程性质： 专业选修课

考核方式： 考查

先修课程： 材料力学、弹性力学

后续课程： 板壳理论、大跨度钢结构

开课教研室：力学教研室

执 笔 人： 董云峰

二、课程教学目标

1．任务和地位

本课程是工程力学专业的一门选修专业课。通过复合材料力学课程的学习，使学生了解和掌握现代复合材料的力学性能及其在工程中的应用。学会根据结构的受力分析，正确地设计和选取复合材料，达到优化结构性能的目的。要求学生掌握复合材料的宏观性能和微观结构之间的关系，了解复合材料的各种破坏机理及破坏准则，并能正确地应用于复合材料层合板的分析与设计之中。该课程是学生掌握现代力学知识和进行结构设计的必修课程。

2．知识要求

本课程要求学生具备材料力学和弹性力学等基础知识，这样才能顺利掌握本课程所学内容。学生应掌握逻辑分析的基本方法和具备理论计算的基本能力。

3．能力要求

学生应对本学科的最新理论和发展动态有所了解，自觉将所学知识与工程实际问题结合起来。

三、教学内容的基本要求和学时分配

1．教学内容

（1）复合材料概述

复合材料定义与分类、复合材料的结构形式与制造方法、复合材料特性及分析方法。

（2）各向异性材料的弹性应力—应变关系

各向异性材料的弹性应力—应变关系、各向异性材料的应力—应变关系、正交各向异性材料的应力—应变关系，对横观各向同性材料与各向同性材料、正交各向异性材料弹性常数的物理意义、正交各向异性材料工程常数的取值范围、单向板的应力应变关系、广义正交各向异性单向板的表观工程常数等一定认识。

（3）正交各向异性单向板的强度准则

复合材料的强度特性与强度准则概念、最大应力强度准则与最大应变强度准则、Tsai — Hill （蔡—席尔）强度准则、Tsai — Wu （蔡—吴）张量强度准则、单向板的度比方程。

（4）单向板刚度与强度的细观力学分析

用材料力学方法分析刚度、用弹性力学能量原理分析刚度的上下限、用弹性力学精确解法分析刚度、用半经验法预测刚度、单向板沿纤维方向的拉伸强度、单向板沿纤维方向的压缩强度、单向板沿垂直纤维方向的强度与面内剪切强度、纤维—基体的界面。

（5）层合板的刚度与强度分析

层合板的标记、经典层合板理论、单层板的刚度、对称层合板的刚度、反对称层合板的刚度、层合板刚度的坐标变换、层合板刚度的实验验证、层合板的强度分析、层合板的层间应力与边缘效应。

（6）复合材料结构设计

复合材料结构设计的新理念、复合材料结构设计概述、材料设计、层合板设计。

2．教学要求

（1）了解复合材料特性及分析方法。

（2）了解各向异性材料的弹性应力—应变关系、各向异性材料的应力—应变关系、正交各向异性材料的应力—应变关系，对横观各向同性材料与各向同性材料、正交各向异性材料弹性常数的物理意义、正交各向异性材料工程常数的取值范围、单向板的应力应变关系、广义正交各向异性单向板的表观工程常数等一定认识。

（3）了解并掌握复合材料的强度特性与强度准则概念、最大应力强度准则与最大应变强度准则、Tsai — Hill （蔡—席尔）强度准则、Tsai — Wu （蔡—吴）张量强度准则、单向板的度比方程。

（4）了解用材料力学方法分析刚度、用弹性力学能量原理分析刚度的上下限、用弹性力学精确解法分析刚度、用半经验法预测刚度、单向板沿纤维方向的拉伸强度、单向板沿纤维方向的压缩强度、单向板沿垂直纤维方向的强度与面内剪切强度、纤维—基体的界面。

（5）了解层合板的标记、经典层合板理论、单层板的刚度、对称层合板的刚度、反对称层合板的刚度、层合板刚度的坐标变换、层合板刚度的实验验证、层合板的强度分析、层合板的层间应力与边缘效应。

（6）了解复合材料结构设计的新理念、复合材料结构设计概述、材料设计、层合板设计。

3．时间分配和进度

（1）复合材料概述 2学时

（2）各向异性材料的弹性应力—应变关系 6学时

（3）正交各向异性单向板的强度准则 6学时

（4）单向板刚度与强度的细观力学分析 4学时

（5）层合板的刚度与强度分析 4学时

（6）复合材料结构设计 2学时

4．教学内容的重点、难点

各向异性材料的弹性应力—应变关系及层合板的刚度与强度分析是重点，各向异性材料的弹性应力—应变关系是难点。

5．本课程与其它课程的联系与分工

本课程建立在材料力学基础之上，对材料进行进一步研究。

6．建议使用教材和参考书目

《复合材料与粘弹性力学》 张少实、庄茁编著 机械工业出版社2004

《复合材料力学》R.M.琼斯著 上海科学技术出版社2002

四、大纲说明

1．习题

本门课程的作业主要为课后习题，根据授课内容练习，意在对所学知识的巩固与更好的理解。其中为分基本题目和与工程有关题目作为作业，作业量不少于20题。

2．实验：

无

3．考核

本课程为考查，要注重平时考核，也要注重与工程结合，培养学生创新意识。

考试成绩评定：平时成绩50%，期末成绩50%。

4．其他

本课程采用多媒体、板书、和课堂讨论等形式的教学手段，提高学生对课程理解及在工程中的作用。