1　前沿

　　隨著科技的進步，很多工業(yè)特別是高新技術工業(yè)對材料的要求不斷提高。復合材料由于比強度和剛度高、質量輕、耐磨性和耐腐蝕性好等優(yōu)點，廣泛應用于船舶、汽車、基礎設施和航空航天等領域，以及文體用品、醫(yī)療器械、生物工程、建筑材料、化工機械等方面。

　　在復合材料構件的使用過程中，由于應力和環(huán)境等因素的影響，會逐漸產(chǎn)生構件的損傷以至破壞，其主要破壞形式之一是疲勞損傷。疲勞損傷的產(chǎn)生、擴展與積累會加速材料的老化，造成材料耐環(huán)境性能嚴重下降以及強度與剛度的急劇損失，大大降低其使用壽命，甚至報廢。為了使復合材料的應用更加廣泛和深入，本文綜述了近年來在纖維增強復合材料疲勞性能方面的研究。

　　2　復合材料疲勞性能及損傷機理

　　在周期性交變載荷作用下材料發(fā)生的破壞行為稱為疲勞，它記述了材料經(jīng)受周期應變或應變時的失效過程。復合材料疲勞主要是指復合材料構件在交變荷載作用下的疲勞損傷機理、疲勞特性（強度、剛度隨著時間變化規(guī)律及其破壞規(guī)律）、壽命預測及疲勞設計。

　　復合材料是非均質（在大尺度上）和各向異性的，它以整體的方式積累損傷，且失效并不總是由一個宏觀裂紋的擴展導致。損傷積累的微觀機構機理，包括纖維斷裂基體開裂、脫粘、橫向層開裂和分層等，這些機理有時獨立發(fā)生，有時以互相作用的方式發(fā)生，而且材料參數(shù)和試驗條件可能強烈影響其主要優(yōu)勢。多種損傷及其組合，使疲勞損傷擴展往往缺乏規(guī)律性，完全不像大多數(shù)金屬材料那樣能觀察到明顯的單一主裂紋擴展，復合材料不僅初始缺陷/損傷大，而且在疲勞破壞發(fā)生之前，疲勞損傷已有了相當大的擴展。

　　3　影響復合材料疲勞性能的主要因素

　　3.1　基體材料

　　Boller研究了基體材料對玻璃纖維增強復合材料疲勞性能的影響，研究證明，不同的基體材料具有完全不同的疲勞性能。一般情況下，疲勞性能最好的是環(huán)氧樹脂。

　　很多復合材料的疲勞試驗證明，基體和界面是薄弱環(huán)節(jié)。盡管樹脂含量的變化在106次循環(huán)下對疲勞性能強度的影響很小，但在玻璃鋼中反應活性較低的樹脂會導致較高的低應力疲勞壽命，最佳的樹脂體積含量為25％~30％。相反，樹脂性能的變化對復合材料疲勞強度的影響并不大，提高基體抗裂紋擴展能力或者改善界面粘結性能都可能改善疲勞性能。

　　3.2　纖維材料

　　3.2.1　纖維性能

　　吳金榮等指出，由于纖維是復合材料中傳遞載荷和承受載荷的主要單元，因此纖維的強度、彈性模量、斷裂應變和環(huán)境穩(wěn)定性等是影響碳纖維增強復合材料疲勞特性的決定性因素。

　　3.2.2　混雜復合材料

　　趙謙等在對各種混雜比例的碳/玻璃復合材料進行拉伸試驗后，指出影響混雜復合材料疲勞性能的因素很多，如組分材料的力學性能、混雜比例、混雜方式、纖維/基體界面強韌性等。而相同比例條件下，混雜方式對強度和破壞延伸率的影響不大，夾芯結構的強度略高于分散結構。

　　3.2.3　短纖維

　　短纖維可以顯著提高復合材料的韌性，由于疲勞性能部分依賴于強度，部分依賴于抵抗裂紋能力，因此短纖維有利于改善復合材料的疲勞性能。Lavengood和Gulbransen測定了短切硼纖維/環(huán)氧樹脂復合材料的失效循環(huán)次數(shù)，發(fā)現(xiàn)在低于失效應力的任一應力下循環(huán)，疲勞壽命隨纖維的長徑比增大而迅速增大，在長徑比大約為200時達到穩(wěn)定。這意味著存在一個臨界長徑比，當長徑比大于臨界長徑比后，疲勞強度正比于彎曲強度。