Page 39 - 《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

了塑性变形和界面脱粘，随后界面脱粘和基体的局部失效形成的裂纹汇聚，最终形成一条沿横向的贯穿
裂纹。图 17 比较了模拟与实验 [35] 得到的面外和面内剪切载荷作用下 UD CFRP 最终裂纹扩展角度对

比，无论是面外还是面内载荷，RVE 模型预测的裂纹扩展角度与实验观测相一致。

500 μm
45°

45°
45°
y

z O

(a) Out-of-plane shear

y

z O 20 μm
(b) In-plane shear

图 17 RVE 模型预测最终裂纹与 SEM 电镜表征结果 [35] 对比
Fig. 17 Comparison of the final crack predicted by the RVE model and the characterization results of SEM [35]
2.4 力学性能分析
表 4 为 RVE 模型在不同载荷条件下的峰值应力和失效应变与实验结果 [27] 的对比。面外剪切条件
下的峰值应力误差最大，为 3.57%；而横向压缩条件下的失效应变误差最小，为 0.31%。所有峰值应力与
失效应变的误差均在 5% 以下，结合之前不同载荷下 UD CFRP 的损伤演化过程分析，证明了建立的
RVE 模 型 能 够 准 确 地 预 测 UD CFRP 在 不 同 载 荷 条 件 下 的 力 学 性 能 和 损 伤 演 化 行 为 。 由 于 本 文 的
RVE 模型中，基体所采用 Drucker-Prager 屈服模型是一个经典的率无关模型，而 UD CFRP 在横向以及面

表 4 不同载荷条件下 RVE 模型预测的峰值应力及失效应变与实验结果 [27] 的对比
Table 4 Comparison of peak stress and failure strain predicted by the RVE model
under different load conditions and experimental results [27]
实验结果 [27] 预测结果 误差
载荷工况
峰值应力/MPa 失效应变/% 峰值应力/MPa 失效应变/% 应力误差/% 应变误差/%
横向拉伸 63 0.69 64 0.65 1.56 2.52
横向压缩 185 3.20 184 3.21 0.54 0.31
纵向拉伸 2 560 1.51 2 580 1.52 0.78 0.66
纵向压缩 1 590 1.10 1 610 1.13 1.20 3.63
面外剪切 56 2.09 54 2.13 3.57 1.91
面内剪切 90 4.99 88 4.83 2.22 3.21

071402-13