刘佳鑫，林再文，邹志伟，程显贺，苗壮

(长春长光宇航复合材料有限公司，长春 130000)

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随着航空、航天、汽车等各领域对结构效率和轻量化的要求日渐提升，碳纤维复合材料得到了广泛应用。其优点明显，比强度、比刚度高，可设计性强，同时抗疲劳、耐腐蚀等性能好[1]。目前，对于复合材料强度的研究多集中于单向板和层合板。单向板即由单一纤维方向制备的预浸料单一角度铺放成型的板材结构，如图1所示；层合板即由预浸料根据预先设计的铺层角度依次序铺放成型的板材结构，如图2所示。

图1 单向板

图2 层合板

力学性能是复合材料结构设计过程的关键，基于复合材料经典层合板理论[2]及数值仿真软件在工程上的广泛应用，解析解和数值仿真解已能对复合材料层合板的刚度和热胀性能进行较高精度的预测。但由于复合材料失效准则多样，损伤机理复杂，对于复合材料层合板的强度性能，目前仍没有一个较为高效且通用的预测方案[3]。常用的复合材料失效准则可分为两类[4]，一类不区分失效方式，如经典的Tsai-Wu准则和Tsai-Hill准则；另一类区分失效方式，如最大应力/应变准则和Hashin准则。

本文应用试验与仿真相结合的方式，对碳纤维复合材料单向板及层合板的强度性能进行了研究。分别对产品随炉的单向板试样和层合板试样进行了力学性能测试。据此建立了有限元仿真模型。分别基于Tsai-wu准则和Hashin准则，对单向板及层合板的强度极限进行了计算，并通过试验结果对仿真模型的预测精度进行了验证。……