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第1章轻量化原理1

1.1自然界的样板1

1.1.1引言1

1.1.2利用空心结构节省材料2

1.1.3有机纤维与纤维复合物4

1.1.4层级构造8

1.1.5功能导向的生长与适应9

1.1.6工程结构设计展望10

1.2轻量化的计算与设计概念12

1.2.1引言12

1.2.2几种轻量化计算方法13

1.2.3稳定性损失——压弯、倾斜、凸起、击穿17

1.2.4三明治结构与层合结构27

1.2.5轻量化设计原则31

1.2.6轻量化设计优化36

1.3构件失效41

1.3.1引言41

1.3.2疲劳过程42

1.3.3名义应力与实际应力42

1.3.4材料行为与额定参数44

1.3.5比较应力假设48

1.3.6应力载荷一时间变化曲线50

1.3.7结构强度一寿命计算54

1.3.8对沃勒线进行仿真57

1.3.9小结与展望59

第2章轻量化材料62

2.1材料62

2.1.1引言62

2.1.2材料种类65

2.1.3弹性性能67

2.1.4强度与塑性变形70

2.1.5温度升高的影响75

2.1.6材料损伤与断裂78

2.1.7与环境相关的损伤81

2.1.8小结与展望83

2.2聚合物基复合材料85

2.2.1引言85

2.2.2材料构造86

2.2.3纤维材料86

2.2.4聚合物基材料92

2.2.5材料参数95

2.2.6纤维毛坯、纤维基毛坯与支撑材料97

2.2.7材料性能104

2.2.8小结108

2.3材料选择109

2.3.1引言110

2.3.2在产品开发要求的框架内选择材料111

2.3.3材料效率112

2.3.4方法学114

2.3.5刚度与质量115

2.3.6几何形状122

2.3.7示例：自行车架的材料选择124

2.3.8示例：对四冲程发动机的多种要求130

2.3.9小结与展望135

第3章 轻量化制造技术137

3.1铸造技术137

3.1.1引言137

3.1.2成型铸造方法138

3.1.3铸件的材料分类141

3.1.4铸造合金的性能144

3.1.5铸件的设计准则147

3.1.6铸件中的缺陷147

3.1.7铸件的连接技术与混合构造149

3.1.8发展需求与展望150

3.2粉末冶金轻量化产品151

3.2.1引言一粉末冶金（PM）151

3.2.2 PM—铝154

3.2.3 PM—钛165

3.2.4展望167

3.3成型技术轻量化170

3.3.1引言170

3.3.2材料轻量化对成型技术的挑战171

3.3.3轻量化设计原则在成型技术上的实现173

3.3.4基于薄板的轻量化成型技术175

3.3.5板材局部强化方法177

3.3.6基于管的方案180

3.3.7实心成型领域中的轻量化186

3.3.8采用数值仿真对方法与产品进行优化192

3.3.9小结与展望193

第4章 构件制造197

4.1构件制造——聚合物基复合材料197

4.1.1引言197

4.1.2成型模具198

4.1.3层合构造200

4.1.4时效硬化210

4.1.5质量控制212

4.1.6组装214

4.1.7小结与展望215

4.2 混合构造方式与多种材料零件216

4.2.1引言216

4.2.2应用示例与要求217

4.2.3小结220

第5章可回收性222

5.1金属材料的回收222

5.1.1引言222

5.1.2产品寿命周期223

5.1.3原生金属与再生合金224

5.1.4金属余料和旧料的利用227

5.1.5铝和镁的特殊情形230

5.1.6循环经济236

5.1.7小结238

5.2未增强塑料与纤维增强塑料的回收240

5.2.1物料流与法律框架241

5.2.2塑料废料的评估242

5.2.3纤维复合材料的回收243

5.2.4聚氨酯类材料的回收250

5.2.5展望250

第6章 交通工具示例253

6.1原型跑车“MILA概念”253

6.1.1引言253

6.1.2设想254

6.1.3虚拟演变254

6.1.4动力设计规划257

6.1.5模块化空间框架258

6.1.6材料选择与应用259

6.1.7方案的基本结构260

6.1.8展望260

6.2原型车“CLEVER”262

6.2.1引言262

6.2.2技术发展的历史与现状263

6.2.3 CLEVER构造的选择266

6.2.4总装图与设计267

6.2.5型材的加工与空间框架的组装268

6.2.6项目单位的进一步工作269

6.2.7 CLEVER汽车的技术参数271

6.3 “R2R”摩托车271

6.3.1引言272

6.3.2要求与产品272

6.3.3重要参数273

6.3.4开发目标274

6.3.5特殊装置276

6.3.6开发需求与展望278

6.4在飞机制造中采用纤维增强聚合物279

6.4.1引言279

6.4.2结构件280

6.4.3发动机件285

6.4.4舱内件286

6.4.5小结与展望287

第7章 创新与创新管理289

7.1创新289

7.1.1创新以及将创新作为中心管理任务的责任290

7.1.2竞争与创新过程291

7.2成功因素研究及其结果293

7.3选择性环境与管理导向创新概念的作用295

7.4经济性考虑299

7.4.1创新的扩散299

7.4.2产品寿命周期301

7.4.3关联分析302

7.4.4学习曲线303

附录 缩略语308