赵巧莉 侯玉亮 刘泽仪 李 成

郑州大学机械与动力工程学院，郑州，450001

0 引言

碳纤维平纹机织复合材料内部编织结构设计较为复杂，由经纬向纱线交织排列而成，拥有良好的可设计性，且结构整体性及韧性均优于单向碳纤维增强复合材料，因此被广泛应用于航空航天领域[1-3]。平纹机织复合材料内部纤维结构交错排列，在制备过程中易出现微裂纹等缺陷，影响材料宏观力学性能，且材料失效形式多样(纤维断裂、基体开裂和层间损伤)，各种失效形式相互耦合，这些因素致使单一尺度模型分析已不能满足材料性能预测需求。

针对机织复合材料力学性能的研究，国内外学者已开展大量研究工作[4-17]。严实等[6]采用大量试验，通过低速冲击(low-velocity impact, LVI)和冲击后压缩(compression after impact, CAI)性能测试获取不同编织角度复合材料的冲击后剩余力学性能，结果表明随着编织角度的增大，冲击后剩余强度降低。试验法只能从宏观层面分析材料性能，且此种方法需要大量试验样本，成本较高。许灿等[9]构建了基于平纹机织复合材料结构随机参数的微观及细观多尺度模型，利用自下而上层级传递的策略逐尺度研究其力学性能不确定性，研究结果表明，此种方式构建的多尺度模型能高效准确地实现各尺度力学性能的随机预测。UDHAYARAMAN等[10]利用1/4代表性体积单元模型建立微观及细观单胞模型，采用Mori-Tanaka理论预测分析平纹机织复合材料损伤失效形式，并与试验结果对比，验证了多尺度模型的有效性。……