Page 33 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 裴柯磊，等： 基于细观力学模型的单向纤维复合材料的力学行为 第 7 期

塑性行为，且横向压缩失效应变远大于横向拉伸失效应变。造成上述情况的原因是：在横向载荷条件

下，碳纤维作为增强相并没有发生损伤，UD CFRP 的塑性和断裂行为主要由环氧决定，环氧树脂在单轴
拉伸条件下表现为脆性断裂，而压缩条件下则存在一定的塑性行为，因此，UD CFRP 在横向载荷条件下
表现出了明显的拉压不对称性。

80 200

Exp. [27] Exp. [27]
FEA FEA D
60 D 150 C
B
A
Stress/MPa 40 B C Stress/MPa 100

A
20 50

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3.0 3.6
Strain/% Strain/%
(a) Transverse tension (b) Transverse compression

图 4 实验与数值模拟的横向应力-应变曲线
Fig. 4 Transverse stress-strain curves of experiment and numerical simulation
图 5 为 UD CFRP 在横向拉伸条件下的损伤演化过程，其中，PEEQ 表示等效塑性应变。可以看出，当
基体塑性应变为零时，界面已经发生了脱粘损伤，界面的损伤失效诱发了碳纤维与环氧界面处出现裂纹，
进一步导致应力集中，随后环氧树脂的塑性应变急剧增加，引发损伤失效形成小裂纹，最终形成的贯穿裂纹

PEEQ PEEQ

0 0.033
0 0.030
0 0.027
0 0.023
0 0.020
0 0.017
0 0.013
0 0.010
0 0.007
0 0.003
0 Interfacial 0
debonding
Plastic deformation Matrix failure

(a) Point A (b) Point B

PEEQ PEEQ
0.077 0.124
0.070 0.111
0.062 0.099
0.054 0.086
0.046 0.074
0.039 0.062
0.031 0.049
0.023 0.037
0.015 0.025
0.008 0.012
0 0
y
z O

(c) Point C (d) Point D

图 5 横向拉伸条件下 UD CFRP 损伤演化过程
Fig. 5 Damage evolution process of UD CFRP under transverse tensile loading

071402-7