拓宏亮, 吴涛, 卢智先, 马晓平

(1.长安大学 理学院, 陕西 西安 710064; 2.长安大学 建筑工程学院, 陕西 西安 710064;3.西北工业大学 航空学院, 陕西 西安 710072; 4.中国科学院 工程热物理研究所, 北京 100190)

与金属材料相比，复合材料有相对较好的抗疲劳特性，在当前的飞机结构设计中，通常以静力覆盖疲劳(即认为在满足静力设计要求情况下，疲劳性能自然满足)为准则，但在交变载荷下，疲劳问题一定程度上必然存在。疲劳循环载荷作用下，复合材料的宏观力学性能(诸如刚度和强度)将会发生退化，细观组分纤维和基体的疲劳性能迥异，疲劳损伤起始和演化规律又各不相同，互相诱发和耦合，导致了复杂的疲劳损伤机理，严重影响复合材料的结构完整性。复合材料的脆性、损伤隐蔽性和突然失效(sudden death)等对复合材料结构安全构成严重威胁。目前飞机结构复合材料设计许用值较小，使用较为保守，未能充分发挥其潜在的减重性能。随着复合材料开始应用于复杂的主承力结构，其疲劳和耐久性问题会更加突出。

研究复合材料疲劳问题最直接的方法就是通过疲劳试验获取特定试件在特定载荷下的疲劳寿命，虽然该方法数据可靠，但复合材料具有良好的可设计性，铺层和结构形式千变万化，分散性大，通过疲劳试验确定疲劳寿命将耗费大量的人力和物力，且试验周期长。

目前关于复合材料的疲劳损伤分析方法主要归纳为3类：疲劳寿命模型、宏观唯象模型和渐进疲劳损伤模型。……