在很多的领域复合材料都作为主要承载结构广泛使用。复合材料的高性能和设计灵活性来自于其各向异性，这也给理解其力学行为带来了很多困难。复合材料结构的设计和应用急需可靠而有效的方法来估计复合材料层压板的失效和强度。根据历届WWFE（WorldWideFailureExercise,简称WWFE）的一系列评估，现有的理论总体上无法对复杂荷载下的层合板强度进行可靠的预测。

复合材料失效预测方法可以大致分为宏观力学和微观力学。

宏观力学方法(如Zinoviev，Bogetti，Puck，Cuntze，Christensen等理论)只需要知道层板各层所承受的应力，结合单向板的力学性能就可以预测结构的强度与失效。然而，对于一些最常见的复合材料失效模式，如纤维和基体界面剥离，目前还没有测试标准，这意味着用宏观力学方法预测此类失效是不准确的。此外，单向板（UD）的宏观力学本构关系与基体中的任何应力状态无关，因此不可能是完全弹塑性的。当纤维消失或仅剩下基体时，这种关系很难退化为基体的经典弹塑性本构关系，因为后者包含当前的基体应力。因此，无论是在原则上还是在实践中，宏观力学方法都很难达到这一目标。

图1分析过程示意图：（a）复合材料结构，（b）层压板，（c）单向层压板，和（d）RVE（代表性体积元）

另一方面，微观力学方法（如Mayes、Huang、Sung、Gotsis理论等），必须评估组分材料纤维和基质中的内应力，并且必须提供组分材料的性能数据，其可靠性甚至更低。虽然纤维细长，其失效很容易被检测到，但基体的失效机制要复杂的多，目前对基体失效机理的理解也很有限。大量实验表明，只有单向复合材料的纵向失效可能由纤维失效引起。几乎所有其他复合材料失效都是由基体失效引起的。即使在纵向拉伸试验下，纤维分裂破坏（图2）也是常见的，这显然是由基体剪切破坏引起的。由于初始纤维错位，纵向施加的荷载在错位纤维局部坐标中有一个剪切分量，导致基体剪切破坏发生在纤维拉伸断裂之前。类似地，当复合材料受到纵向压缩时，通常会发生纤维扭折破坏，纵向压缩也是由基体剪切破坏引起的。此外，纤维和基体之间的界面脱粘本质上是由基体失效引起的。

图2（a）纵向拉伸后的纤维断裂，（b）纵向压缩后的纤维扭折失效

预测精度取决于失效方程中的应力和强度是否准确。如果使用的基体应力本质上是错误的，则这些准则都不能得到合理的预测结果。研究发现，通过微观力学方法获得的纤维和基体中的均匀内应力必须在失效评估之前转化为真实应力。纤维真实应力和均匀化应力相同，基体真实应力由其均匀化值与复合材料基体应力集中系数（SCF）的乘积获得。

影响纤维和基体应力精度的另一个因素是层压板的本构描述。层压板的任何非线性都可能影响层压板中载荷的分布。除了基体塑性和基体真实应力外，界面脱粘引起的滑移位移对非线性应力应变响应的影响更为显著。在进行层压板强度预测时，所有这三个因素都应反映在层压板的本构方程中。

尽管有关基体诱发复合材料失效的研究有很多，但是都难以保证在复杂工况下进行广泛的准确预测。年12月，复合材料力学领域的顶级期刊《CompositesScienceandTechnology》在线发表了同济大学黄争鸣教授团队的最新理论《Onstrengthpredictionoflaminated

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