孔隙对纤维增强聚合物基复合材料层压板力学性能影响的研究进展

       从理性层面研讨了孔隙率、孔隙形态和孔隙大小等对复合材料结构力学性能的影响；从实验角度阐述了含孔隙复合材料的性能模拟、细观机制模型和有限元模型的研究进展；指出了纤维增强聚合物基复合材料孔隙问题的未来研究方向。

       由于纤维增强聚合物基复合材料与金属材料相比具有比强度、比模量高和良好的抗疲劳等特点，因此在航空、航天领域中应用越来越广泛。国外第四代军用飞机的结构重量系数已达到27%～28%。未来以F- 22为目标的背景飞机的复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。

       聚合物基复合材料加工过程产生的孔隙缺陷越来越受到人们的重视。这是因为在加工过程中孔隙的产生几乎是不可避免的，但孔隙的存在会对力学性能产生有害影响，因此，对碳纤维复合材料内孔隙及其对力学性能的影响进行综合评价是非常必要的，对保证碳纤维复合材料结构的可靠性、防止意外事故的发生以及节约复合材料加工成本意义重大。

       复合材料结构形式、服役载荷及使用环境都相当复杂，复合材料初始缺陷影响和损伤在跨层次结构中的发展、蔓延、传播并最终导致材料破坏与结构失效的机制复杂。因此，如何建立复合材料有效性能试验表征与评价体系，发展高精度的预报理论与方法，有效预测复合材料结构长时间服役环境下的性能蜕变规律，确定科学合理的复合材料结构失效判据，定量化评价复合材料结构的可靠性和安全性，是复合材料工作者面临的重要课题。为保证复合材料生产使用过程中的安全性，必须对材料内部的缺陷尤其是孑L隙有清楚的认识。因为它很难在加工时去除，而且加工重复性差，这样就大大地降低了碳纤维复合材料结构的质量。在航空航天领域材料应用可靠性要求较高，因此，孔隙率、孔隙形态、孔隙大小等对力学性能影响的综合评价研究在航空航天材料的应用中具有重要意义。

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