王 影，谢国君，韩 露

(航天材料及工艺研究所，北京 100076）

0 引言

碳/环氧复合材料以其优异的比强度特性，结构尺寸稳定、耐热、耐低温及材料性能可设计等优点，其既可以作用结构材料承载，又可以作为功能材料发挥其作用，因而越来越多地应用于航空航天领域［1-5］，而在使用中碳/环氧复合材料产品的失效也随之增加［6-8］。

某产品所用的碳/环氧复合材料管是在弯曲疲劳试验时发生开裂失效的，其疲劳次数远低于设计要求。管子的结构如图1所示，中部区域壁厚最厚，从中部向两端壁厚逐渐减薄;管子本体所用材料为碳纤维增强树脂基复合材料。管子的成型工艺为碳布缠绕固化成型，铺层工艺从外圈到内圈为1层双向碳纤维布/8～15层单向碳纤维布/2层双向碳纤维布。对该管子进行宏观、微观检测，以分析其失效原因，为避免出现同类故障提供借鉴。

1 观察与分析

1.1 宏观观察

失效产品的宏观形貌如图2所示，管内壁裂纹位于安装孔根部，裂纹长约140 mm，安装孔边缘部分区域的碳纤维复合材料翘起约30°，裂纹向两侧扩展;管子外壁裂纹位于包套边缘，为周向裂纹，裂纹长约1/3周，与内壁裂纹位于同一侧，从裂纹的宏观形态判断，最先破坏位置位于安装孔根部区域。

采用砂轮切割机将开裂失效管子分区解剖观察发现，钢销钉附近裂纹翘起，扩展区鼓起，表面开裂，管壁剖面的裂纹穿透整个管壁(图3)。将裂纹面打开观察可见，内壁裂纹和外壁裂纹为连续性裂纹，整个……