FRP复合材料层板Mode I疲劳载荷下层间损伤预测模型

摘要整理

纤维增强复合材料（FRP）层板结构在波动应力作用下，界面分层是主要损伤机制之一。层间强度和刚度相对较低且持续退化是导致分层的根本原因。本研究建立了层间疲劳损伤模型，用于量化损伤过程的力学机制并评估复合材料结构的可靠性。该模型将失效过程分为两个阶段：（1）层间弹性性能退化引起的损伤；（2）损伤演化过程中断裂能耗散引起的损伤。以碳纤维增强复合材料（CFRP）层板Mode I疲劳加载为研究对象进行了验证。结果表明，层间法向应力集中在裂纹前缘区域，拉伸应力峰值达到层间强度的70%。模型预测初期存在稳定的界面裂纹扩展，在14,000循环时出现突发裂纹跳跃。仿真结果与实验数据对比显示高度吻合，成功验证了该疲劳损伤模型的有效性。

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