劉廣彥 北京理工大學宇航學院力學系

 

    研究背景

 

    纖維增強復合材料通常是由纖維和基體兩種不同性質的材料通過物理或化學的方法組合而成，兩種材料在性能上取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組分材料而滿足各種不同的要求。纖維增強復合材料具有高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕、材料和結構可一次性整體成型等優點，自上世紀60年代問世以來，很快在航空航天、新能源、兵器和船舶等領域得到了廣泛的應用。近年來，隨著航空工業的飛速發展，尤其是作為復合材料革命代表的波音787（復合材料占其重量的50%）的研發和投入使用，纖維增強復合材料的發展迎來了又一個春天。在外部載荷作用下，纖維增強復合材料通常會表現出復雜的破壞形式，如纖維斷裂（fiber breakage）、纖維拔出（fiber pullout）、基體裂紋（matrix cracking）、纖維/基體界面脫粘（fiber/matrix debonding）、以及層合板的分層（delamination）等。這些破壞形式常常相互作用使得復合材料剛度和強度降低，導致復合材料構件功能失效，甚至可能引發災難性后果。這就迫使人們必須研究清楚復合材料在特定載荷下的破壞機理，從而為復合材料的設計、可靠性分析和壽命預測提供理論依據。