●1 緒論
1.1 車輛事故及其後果
1.1.1 車輛事故統計
1.1.2 車輛事故的後果
1.1.3 人體對踫撞的忍受度
1.2 能量吸收結構（材料）的應用
1.2.1 能量吸收結構用於改進車輛的耐撞性
1.2.2 能量吸收結構用於高速公路的安全防護
1.2.3 能量吸收結構用於工業事故的防護
1.2.4 能量吸收結構用於個人安全防護
1.2.5 能量吸收結構/材料用於包裝
1.3 設計能量吸收結構和選擇能量吸收材料
1.3.1 能量吸收結構的一般特點
1.3.2 一般原理
2 能量吸收能力的分析方法
2.1 材料行為的理想化
2.1.1 材料拉伸的力學性質
2.1.2 理想化的材料模型
2.1.3 塑性梁的彎矩-曲率關繫
2.1.4 塑性鉸和鉸線
2.1.5 材料理想化的力學模型
2.1.6 剛塑性理想化的適用性
2.2 極限分析和界限定理
2.2.1 理想塑性結構的極限狀態
2.2.2 彎曲和拉伸作用下的梁
2.2.3 靜力許可應力場和下界定理
2.2.4 運動許可速度/位移場和上界定理
2.3 大變形效應
2.3.1 背景
2.3.2 實例分析
2.3.3 大變形的各種效應
2.4 動載荷效應
2.4.1 應力波的傳播及其對能量吸收的影響
2.4.2 慣性及其對能量吸收的影響
2.4.3 應變率及其對能量吸收的影響
2.5 能量法
2.5.1 能量法用於確定初始坍塌載荷和坍塌機構
2.5.2 能量法用於大變形
2.5.3 能量法用於動態變形情況
3 量綱分析和試驗技術
3.1 量綱分析
3.1.1 物理變量、基本變量和量綱齊次性
3.1.2 量綱分析法
3.2 小尺度結構模型
3.2.1 相似性要求
3.2.2 準確轉換數量上的困難
3.3 試驗技術
3.3.1 萬能試驗機
3.3.2 落錘、滑軌和擺錘
3.3.3 分離式霍普金森壓杆
3.3.4 氣炮和其他技術
4 圓環和圓環繫統
4.1 一對集中力作用下的受壓圓環
4.2 一對集中力作用下的受拉圓環
4.3 集中力作用下的固支半圓拱
4.3.1 受向外載荷作用的半圓拱
4.3.2 受向內載荷作用的半圓拱
4.4 兩平板對壓下的圓環
4.5 橫向受約束的圓管
4.6 端部受撞擊的一維圓環繫統
4.7 圓管陣列的橫向壓潰
4.8 其他圓環/圓管繫統
4.9 進一步討論
5 橫向載荷作用下的薄壁構件和夾層梁
5.1 集中力作用下的圓管
5.2 鈍楔對圓管的壓入
5.3 薄壁構件的彎曲破壞
5.3.1 正方形和矩形截面
5.3.2 圓管截面
5.3.3 槽形截面的彎曲坍塌
5.3.4 角形截面梁的彎曲
5.4 泡沫充填管的彎曲
5.5 夾層梁和夾層板的彎曲吸能
5.5.1 傳統蜂窩和泡沫鋁芯層夾層板的能量吸收
5.5.2 折紙結構作為芯層的夾層板
5.6 其他加載繫統與評論
6 軸向壓潰的薄壁構件
6.1 圓管
6.1.1 軸向壓潰模式和典型的力-位移曲線
6.1.2 理論模型
6.2 方管
6.2.1 軸向壓潰模式和典型的力-位移曲線
6.2.2 壓潰機構的理想化
6.2.3 塑性區的詳細分析
6.2.4 與試驗比較
6.2.5 動態效應
6.3 帽形和雙帽形截面
6.4 多胞薄壁構件
6.4.1
6.4.2 三
6.4.3 與討論
6.5 泡沫充填效應
6.6 內壓效應
6.7 管件在軸向壓縮下的能量吸收評價指標體繫
6.7.1 評價指標體繫的建立
6.7.2 應用這一指標體繫評價管件的能量吸收性能
6.8 進一步討論
7 結構踫撞與慣性敏感性
7.1 踫撞引起的動量交換和局部變形
7.1.1 兩個物體正踫撞的動力學
7.1.2 接觸力引起的壓陷
7.1.3 結構在踫撞下的動態局部變形
7.2 慣性敏感能量吸收結構
7.2.1 兩類能量吸收結構
7.2.2 折板的靜力行為
7.2.3 折板的動力行為
7.2.4 進一步討論
7.3 運動的結構物對固壁的撞擊
7.3.1 研究背景
7.3.2 圓環對固壁的撞擊和反彈―數值模擬
7.3.3 圓環對固壁的撞擊和反彈―試驗驗證
7.3.4 薄壁球對固壁的撞擊和反彈
7.3.5 雙質量彈性繫統對固壁的撞擊和回彈
8 伴隨有韌性撕裂的塑性變形
8.1 撕裂能量的測量
8.1.1 面內撕裂
8.1.2 面外撕裂
8.1.3 正方形金屬管開裂時的撕裂能量
8.1.4 關於撕裂能量數值的評論
8.2 金屬圓管的軸向劈裂
8.2.1 Huang等的理論分析
8.2.2 利用圓錐形模具使圓管劈裂
8.3 正方形金屬管的軸向劈裂
8.4 金屬管的刺穿
8.4.1 試驗
8.4.2 理論分析
8.5 尖楔切割金屬板
8.6 金屬的韌性斷裂
8.6.1 等效斷裂應變的影響因素
8.6.2 幾個重要的斷裂模型
8.6.3 加載歷史的影響
8.7 進一步討論
9 圓柱殼和球殼
9.1 圓管翻轉
9.2 管件向內的鼻狀成型
9.3 圓管的脹管
9.4 球殼的翻轉
9.5 海底管道塌陷的傳播
9.5.1 圓環模型
9.5.2 塑性地基上的塑性梁模型
9.6 進一步討論
10 多胞材料
10.1 蜂窩材料
10.1.結構、相對密度、應力-應變曲線和壓實應變
10.1.2 面內加載下的平臺應力
10.1.3 面外加載
10.2 泡沫材料
10.2.結構、相對密度、應力-應變曲線和壓實應變
10.2.2 金屬泡沫材料的平臺應力
10.2.3 金屬泡沫材料的能量吸收性能
10.2.4 金屬泡沫材料的本構關繫
10.3 木材
10.4 多胞材料對撞擊的響應
10.4.1 理想剛塑性衝擊波理論
10.4.2 一維質量-彈簧模型
10.4.3 蜂窩材料的動力壓潰模擬
10.4.4 蜂窩材料的動力壓潰―基於代變形歷史的理論模型
10.4.5 應變率效應
10.4.6 進一步討論
11 復合材料和復合材料結構
11.1 影響能量吸收特性的因素
11.2 圓管的軸向壓潰
11.2.1 能量耗散機理和特性
11.2.2 纖維層方位的影響
11.2.3 直徑與壁厚比（D/h）的影響
11.3 其他幾何形狀管件的軸向壓潰
11.4 管件彎曲
11.5 關於復合材料管件壓潰的評論
11.6 復合材料包裹的金屬管件的軸向壓潰
11.7 復合材料夾層板
11.7.1 復合材料表層的貫入能量
11.7.2 復合材料夾層板
11.8 纖維金屬層合板
11.8.1 低速衝擊響應
11.8.2 高速衝擊響應
11.9 多胞紡織復合材料
11.9.1 背景
11.9.2 穹頂陣列紡織復合材料的兩種構形研究
11.9.幾何形分布對能量吸收能力的影響
11.9.4 軸向壓縮下平頂圓錐殼的理論模型
11.9.5 細觀失效機理
11.9.6 進一步討論
12 工程實例
12.1 岩石滾落防護網
12.1.1 岩石滾落及其防護
12.1.2 防護網的能量吸收能力
12.1.3 拉伸變形
12.1.4 作用力的數值
12.1.5 數值實例
12.1.6 與圓環沿直徑方向拉伸的比較
12.2 利用塑料泡沫材料進行包裝
12.2.1 脆性物品運輸過程中的防護
12.2.2 基於緩衝曲線的包裝設計
12.2.3 如何由泡沫材料的應力-應變曲線構造緩衝曲線
12.2.4 討論
12.2.5 數值實例
12.3 吸收行人頭部撞擊能量的汽車發動機罩蓋設計
12.3.1 人車踫撞事故與行人頭部傷害
12.3.2 汽車發動機罩蓋與行人頭部踫撞保護
12.3.3 頭部衝擊器撞擊發動機罩蓋的多峰波形特征
12.3.4 基於HIC的很優踫撞波形
12.3.5 工程實例：具有夾層板結構的發動機罩蓋設計
12.4 保護橋墩的柔性防撞裝置
12.4.1 柔性防撞裝置的設計理念和典型結構
12.4.2 柔性防撞裝置的工作原理
12.4.3 柔性抗船撞裝置設計和研究中的主要科學技術問題
12.4.4 簡化理論模型及其分析
12.4.5 設計和試驗
12.5 飛機結構適墜性及能量吸收分析實例
12.5.1 機身框段墜撞分析
12.5.2 不同撞擊速度下機身框段的響應分析
參考文獻
符號表
名詞術語表
後記

本書論述結構和材料在靜載荷和衝擊載荷作用下的能量吸收。對於能量吸收裝置的設計和材料的選擇，結構受到意外撞擊時的耐撞性和損傷的評估及減輕衝擊的包裝設計，都需要能量吸收性能方面的知識。對能量吸收性能的研究要求有材料工程、結構力學、塑性理論和衝擊動力學等方面的知識。本書試圖將這個領域最基本和近期新的知識彙集在一起以便讀者順利地掌握基本概念，並將有關原理應用於其他工程問題。由於實際應用中的結構和材料門類繁多，本書主要關注基本概念、基本模型、研究方法及簡單件和材料。在介紹這些內容時，重點放在闡述力學和物理行為及最常用的基本建模和分析方法上。對更為復雜的實際結構在撞擊下的全面綜合分析，如汽車車身和飛機機身的耐撞性分析，則超出本書的範圍。