柏 慧，惠 虎，杨 斌，孔 芳

（1.华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237；2.同济大学航空航天与力学学院，上海 200092；3.枣庄科技职业学院，山东 枣庄 277599）

复合材料是一种性能优良、可设计性强的新型材料，具有比强度、比模量高等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、风力发电叶片以及压力容器等领域[1–3]。其中玻璃纤维增强环氧树脂基壳体的应用率较高，也是近年来的研究重点[4–5]。用于管道和压力容器等的复合材料壳体因承受较大的力学载荷，壳体内部会发生基体开裂、纤维与基体脱粘、层合板分层和纤维基体同时断裂等损伤，损伤部位产生应力集中，当应力大于材料的许用应力后，会对整个系统的安全构成潜在的威胁[6–8]。因此，通过研究应力、应变等重要参数从而理解复合材料结构壳体的力学响应行为，对提高含有断裂缺陷的复合材料的安全性能具有重要意义[9–11]。

目前，科研人员对复合材料壳体的损伤已进行了大量的有限元模拟研究，通过建立渐进损伤有限元模型预测了复合材料壳体的损伤失效过程。Leh 等[12]建立了连续和渐进损伤两种有限元模型，对纤维缠绕压力容器的爆破压力进行预测，与试验结果相比，渐进损伤模型能够更好地模拟复合材料储氢容器的爆破过程。Wang等[13]将材料递减规则和基于表面行为单元结合建立渐进损伤模型，预测了铝内胆碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶的极限承载能力和复杂的失效行为。Liu 等[14]对3种不同尺寸的碳纤维缠绕压力容器进行失效分析，采用Hashin 失效准则并基于能量损伤演变规律，得到与实验结果相符的失效性质参数和爆破强度。……