【摘 要】
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疲劳性能是碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP）的一项重要性能指标,在一定程度上决定了其在长期服役过程中的安全性和可靠性。CFRP在服役环境下的疲劳性能通常需要长期的、高成本的实验才能得到,并且其在服役环境下损伤机理研究不深入、微观结构损伤与性能退化关联性不清等问题依旧存在。为了可以通过快速、低成本的方法得到CFRP在不同温湿度环境下的疲劳性能
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疲劳性能是碳纤维增强塑料（Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP）的一项重要性能指标,在一定程度上决定了其在长期服役过程中的安全性和可靠性。CFRP在服役环境下的疲劳性能通常需要长期的、高成本的实验才能得到,并且其在服役环境下损伤机理研究不深入、微观结构损伤与性能退化关联性不清等问题依旧存在。为了可以通过快速、低成本的方法得到CFRP在不同温湿度环境下的疲劳性能退化趋势及其退化机理,本文提出了采用分子动力学方法研究不同温湿度对CFRP疲劳性能的影响,主要成果如下:（1）提出了一种基于分子动力学原理模拟CFRP及其基体材料疲劳过程的方法,采用该方法建立了不同温湿度下CFRP及其基体材料的分子模型,并实现了在微观尺度下施加疲劳荷载。（2）通过对不同温湿度下CFRP及其基体材料的分子模型分别施加恒应变率的单向拉伸荷载,获得了材料的初始力学性能,并以应力-应变曲线为依据,分析得到了温湿度对材料初始性能的影响。（3）通过对不同温湿度下CFRP及其基体材料的分子模型分别施加位移控制的单轴疲劳荷载,以平均应力作为性能指标,获得了平均应力随循环次数变化的规律,并分析得到了温湿度对材料疲劳性能退化速率的影响。（4）以分子片段的均方位移和回转半径、体系的自由体积分数等作为微观结构的评价指标,研究了体系在疲劳过程中的结构变化趋势;以键势能、非键势能、界面能等作为能量的评价指标,研究了体系在疲劳过程中的能量变化趋势。根据以上两种趋势,分析得到了材料疲劳性能的退化机理。
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