随着我国轻量化进程的不断推进,碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,简称CFRP)在工程结构中的应用愈加广泛。然而孔洞是碳纤维复合材料连接结构中不可避免的缺陷,容易引起应力集中,导致整体强度严重下降。因此,研究孔洞对碳纤维复合材料裂纹扩展路径的影响,可以为其连接结构的设计优化提供更好的方案,从而提高整体承载能力,避免损伤的产生。本文以改进的正交各向异性BEAM-PD模型为基础,运用C++程序对碳纤维复合材料开孔单向板进行渐进损伤模拟,探究孔洞的尺寸和位置对碳纤维复合材料裂纹扩展路径的影响。首先,本文在键基近场动力学理论和Timoshenko梁理论的基础上,提出一种改进的正交各向异性BEAM-PD模型,用以解除泊松比的限制,提高数值模拟的精度。其次,运用C++语言编写PD求解程序,并对纤维方向分别为0°、45°、90°的含中心圆孔碳纤维复合材料单向板进行渐进损伤模拟。通过与现有文献中的实验结果对比,验证该模型在模拟裂纹扩展问题上的可行性和准确性。最后,在单向板纤维方向相同的情况下,通过改变圆孔的尺寸和位置,探究孔洞对碳纤维复合材料裂纹扩展路径的影响。结果表明,PD模拟结果与现有文献中的实验结果吻合较好,体现了该模型在模拟碳纤维复合材料损伤与断裂问题上的能力。由于纤维性能优于基体,当CFRP开孔单向板的两侧承受速度载荷时,基体损伤最先出现,随后部分载荷转移至纤维键,导致纤维损伤开始产生。对于纤维方向为0°的CFRP单向板,在偏距相同、圆孔半径逐渐增大的情况下,圆孔右侧的基体损伤越来越严重;在圆孔半径相同、偏距逐渐增大的情况下,圆孔右侧的基体键最先断裂。对于纤维方向为45°的CFRP单向板,在圆孔偏移到一定距离后,其上下两点产生的基体损伤会出现分支,并且不再沿着纤维方向扩展。有些基体损伤直接与单向板边缘处的基体损伤交汇在一起,形成裂纹。随着偏移距离逐渐增大,纤维方向为90°的CFRP单向板上下边缘产生的基体损伤开始出现分支,并与圆孔上下两点产生的基体损伤连接在一起。当偏移距离过大时,圆孔处产生的基体损伤最先扩展至单向板的边缘,形成裂纹。