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剪切失效模型層合板中， "的失效單層，僅發生剪切失效，即剪切剛度 %% "&和拉一剪耦合剛度 %，’%為零，即
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（)）層合板極限載荷確定層合板極限載荷（承載能力）確定是一個逐次迭代計算的結果，因此，對復合材料層合件采用按強度進行設計，實際上是難以實現的。
第三節 *層合板缺陷 +損傷特性
結構損傷容限設計要求認識復合材料的缺陷 +損傷、韌性機理（損傷擴展特性）及其對層合板承載能力的影響。
一、復合材料缺陷與損傷
復合材料缺陷與損傷包括：制造缺陷、使用損傷和環境損傷。
制造缺陷通常有兩類：一類是復合材料預浸和成形過程中產生的缺陷；另一類是機械加工組裝過程產生的缺陷。典型制造缺陷有：空隙、富膠、貧膠、外來物夾雜、不正確的纖維取向和鋪層順序、劃傷、有缺陷孔和過緊連接等。
典型使用損傷有：劃傷、擦傷、邊緣損傷，以及沖擊引起的分層、脫膠、凹痕和穿透性損傷等。
典型環境損傷有：雷電沖擊引起的表面燒蝕和分層、冰凍 +熔化引起的濕膨脹和熱沖擊造成的分層和脫膠、夾芯結構水分浸入引起的分層等。
損傷容限問題中主要研究孔、沖擊損傷、分層 ,種損傷形式。這 ,種損傷形式不僅有代表性，而且對結構承載能力影響最嚴重。沖擊造成的損傷可以覆蓋上述 ,種損傷形式，沖擊損傷形式與沖擊能量水平密切相關。高能量沖擊，如彈丸沖擊，可以對層合板造成穿透孔損傷，并帶有一些邊緣附近的局部分層。中等能量沖擊，雖然不產生穿透損傷，但在沖擊范圍內造成層合板局部損傷和內部分層，以及背面纖維的斷裂。低能量沖擊在層合板表面產生難以目視檢查的損傷（ -./0），并在層合板內部形成圓錐形的分層區。低能量沖擊損傷是纖維增強復合材料在實際結構應用中經常遇到的主要損傷形式。高能量水平和中等能量水平的沖擊可以造成層合板表面損傷，相對容易檢測和及時進行修理；低能量沖擊對層合板的損傷通常要用無損檢測手段才能檢測出來，因而對層合板承載能力形成潛在的威脅（特別是對壓縮載荷）。沖擊對層合板造成的損傷是突發性的；層合板性能（剛度、強度）與其相對應亦發生陡然下
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降，按目前設計許用應變水平，層合板損傷的擴展將是緩慢的（或基本不擴展），故歸人緩慢裂紋擴展范圍研究。
二、復合材料韌性機理
（）單向復合材料韌性機理
基體開裂型斷裂韌性單向復合材料含有與纖維方向平行的裂紋，承受與纖維方向垂直的載荷時，產生基體開裂型斷裂。纖維體積含量很小時，裂紋擴展從基體開始，而當 "+%& ’ (%&時，裂紋擴展往往從界面開始，裂紋表面光滑。
基體開裂型斷裂韌性略高于樹脂基體的斷裂韌性，并且可以用線彈性斷裂力學進行評估。
"纖維斷裂（或拔出）型斷裂韌性單向復合材料含有橫向（與纖維方向垂直的）裂紋，承受與纖維方向平行的載荷時，產生纖維斷裂（或拔出）型斷裂。由于纖維的抗拉強度很高，而基體和界面的剪切強度卻很低，因此，裂紋尖端處首先發生基體開裂和 )或界面脫膠。纖維拔出和纖維斷裂將吸收大量能量，表現出很好的斷裂韌性。裂紋橫向擴展的必要條件是纖維斷裂，這就是纖維對裂紋擴展的牽制或抑制作用。線彈性斷裂力學對此類型斷裂已不再適用了。
混合型斷裂韌性單向復合材料含有與纖維方向平行的裂紋，承受與纖維方向成口角的載荷時，產生混合型斷裂。斷裂韌性與口角密切相關。（*）復合材料層合板的斷裂韌性機理
復合材料層合板裂紋擴展的必要條件仍然是垂直于裂紋方向的纖維的斷裂。由于纖維的交叉鋪設，一般在裂紋不穩定擴展之前，裂紋尖端已形成了一個損傷區，即裂紋的亞臨界擴展區。在此區域內存在著嚴重的纖維一基體界面脫膠和由于自由邊存在而產生的層間剪應力導致的分層，形成伴有分枝裂紋的韌帶。由于層間分層的存在，復合材料層合板的韌性與厚度幾乎無關，與金屬材料形成顯著差異。
三、缺陷 )損傷對性能影響嚴重程度比較
缺陷 )損傷對復合材料承載能力影響嚴重程度的比較，以靜壓縮強度和壓一壓疲勞（+ ,%）兩個最敏感的性能為例說明。沖擊損傷是最嚴重的缺陷 )損傷形式。采用歸一化處理，可得疲勞（+ ,%）正則化疲勞應變（ -./0121341 ) -56/6417/./897）
四、沖擊阻抗與沖擊后壓縮強度
沖擊阻抗是指層合板在一個沖擊事件中，沖擊造成的損傷程度，是層合板抵抗沖擊損傷形成能力的描述。沖擊后壓縮強度（:;3）是指含沖擊損傷層合板的剩余壓縮強度，是含沖擊損傷 •>=<•
層合板承載能力即損傷容限的描述。
沖擊阻抗與沖擊后壓縮強度是從不同的角度來表征層合板對沖擊載荷（垂直板面載荷）引起的沿厚度方向的損傷（特別是分層損傷）的敏感性。因為層合板沿厚度方向（層間）強度低，層間易發生分層。從復合材料應用考慮沖擊后壓縮強度研究先于沖擊阻抗研究，目前一般用沖擊后壓縮（剩余）強度值的提高來度量復合材料體系
“韌性”的改善。 "年 %&’&制定碳纖維 (熱固性韌性樹脂復合材料標準規范 %&) ’&*+,-，對韌性樹脂基體給出了性能要求和相應測試方法，即沖擊后壓縮試驗方法，邊緣分層 ./試驗方法，開孔拉伸和開孔壓縮試驗方法，從而，推動了增韌熱固性樹脂基體研究。沖擊阻抗研究表明層合件抗沖擊損傷能力與分層阻抗有關，并定義分層斷裂韌性 .0/，建立標準 &’123—-（"",），我國航標 456,7-—"8。為了更好地評價損傷阻抗，美國 ""年頒布 &’1238-8,—"9測量纖維增強聚合物基復合材料對集中準靜態壓痕力損傷阻抗的標準試驗方法”。
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