從微觀離高分子力學(xué)出發(fā)，考慮力學(xué)化學(xué)的交互作用和材料微觀組織的影響，建立了纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)化學(xué)分子鏈疲勞損傷模型，在模型中引入表示基體樹脂和界面分子鏈斷裂數(shù)占材料分子鏈總數(shù)的比例Am和Ar來描述基體斷裂主導(dǎo)和界面斷裂主導(dǎo)的損傷，給出剩余強(qiáng)度與疲勞過程中微觀斷裂機(jī)理、結(jié)構(gòu)參數(shù)、物理化學(xué)參數(shù)和力學(xué)性能變化之間的關(guān)系．與短玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(SMC)的恒載荷疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，本模型預(yù)測的疲勞剩余強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)值吻合得比較好．

       纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、船舶、車輛、建筑及海洋.工程等領(lǐng)域，在交變載荷條件下，疲勞損傷是材料工程結(jié)構(gòu)的主要失效形式之一，其疲勞損傷最主要的特征之一是損傷行為與材料微結(jié)構(gòu)及化學(xué)效應(yīng)密切相關(guān)l，尤其是基體材料存在著諸如交聯(lián)、取向、雜質(zhì)、非晶區(qū)等微觀結(jié)構(gòu)不均勻性，使損傷取決于分子鏈或鏈段對(duì)作用力的響應(yīng)能力．微觀裂紋的萌生與分子鏈的結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)以及外力等條件有關(guān)，傳統(tǒng)的疲勞損傷理論主要基于應(yīng)力、應(yīng)變或能量等參量的純粹力學(xué)模型，忽略了化學(xué)效應(yīng)這---重要因素，不能很好地揭示諸如分子鏈斷裂、界面開裂和基體微裂紋等局部損傷的物理本質(zhì)，也不能準(zhǔn)確地描述微觀損傷與宏觀力學(xué)性能之間的定量關(guān)系，盡管已經(jīng)有人在這方面作了一些研究，但大部分工作集中在力學(xué)化學(xué)的高分子合成、破壞過程的老化、破裂時(shí)力學(xué)場的伴生效應(yīng)方面．因此，必須把化學(xué)特性與力學(xué)行為結(jié)合起來，使損傷理論從純粹的力學(xué)模型擴(kuò)展到力學(xué)一化學(xué)模型。

       力學(xué)—化學(xué)效應(yīng)對(duì)聚合物基復(fù)合材料的疲勞性能有顯著的影響，外力的作用使分子鏈結(jié)構(gòu)不同程度的活化，當(dāng)這種力活化達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)引起晶體結(jié)構(gòu)的改變甚至引起分子鏈的斷裂，產(chǎn)生自由基．在這些自由基之間繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)生成新的基團(tuán)，減緩甚至終止裂鰓反應(yīng)的進(jìn)行。外力的加載方式對(duì)疲勞壽命也有顯著的影u向，與在連續(xù)疲勞條件下相比，材料在闖歇疲勞條件下的疲勞壽命長得多．其主要原因是疲勞加載所造成的分子鏈破壞可能在卸載后恢復(fù)，從卸載到重新加載的那一段時(shí)間也有利于材料內(nèi)部耗散熱能的釋放，有利于材料疲勞壽命的延長．因此，在疲勞過程中材料內(nèi)部裂紋的萌生和擴(kuò)展是一個(gè)存在熱、力以及化學(xué)場等多場耦合的復(fù)雜過程．研究高分子材料在不同溫度下的疲勞性能時(shí)，只有考慮了熱力耦合的力學(xué)化學(xué)效應(yīng)的疲勞模型才能反映疲勞過程的實(shí)際情況．本文基于力學(xué)化學(xué)效應(yīng)，從分子鏈微觀角度，研究纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料疲勞的力學(xué)化學(xué)交互作用，建立—種新的力學(xué)一化學(xué)疲勞損傷模型。

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