碳纤维增强树脂基复合材料本构模型研究进展

高钰堤1，孙成文1，卓景舒1，郭国强2，贾坤3，季霞1，4（1.东华大学 机械工程学院；2.上海航天精密机械研究所；3. 经纬纺织机械股份有限公司； 4.上海市现代纺织前沿科学研究基地）

摘要: 碳纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀性、耐热性和热稳定性等优异性能，在航空航天、交通运输和新能源等领域得到了广泛应用。目前，碳纤维复合材料的本构模型通常采用实验法或者有限元法得到，但因其复杂的材料结构和多轴加载失效机制，材料的本构模型构建更具有挑战性。本文系统综述了文献报道的有关碳纤维增强树脂基复合材料本构模型的相关研究进展。首先，概述了碳纤维增强树脂基复合材料本构模型构建的研究现状；其次，从单向碳纤维复合材料本构模型入手，分别阐述碳纤维和树脂基体的应力应变关系，以及复合材料的本构计算方法；再次，分析三维编织复合材料的力学结构，将单向碳纤维复合材料本构模型扩展到多向碳纤维复合材料渐进损伤本构模型；最后，对碳纤维增强树脂基复合材料本构模型的发展趋势进行了展望。

关键词: 复合材料； 本构模型； 渐进损伤； 失效准则； 解析建模