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剪切失效模型层合板中， "的失效单层，仅发生剪切失效，即剪切刚度 %% "&和拉一剪耦合刚度 %，’%为零，即
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（)）层合板极限载荷确定层合板极限载荷（承载能力）确定是一个逐次迭代计算的结果，因此，对复合材料层合件采用按强度进行设计，实际上是难以实现的。
第三节 *层合板缺陷 +损伤特性
结构损伤容限设计要求认识复合材料的缺陷 +损伤、韧性机理（损伤扩展特性）及其对层合板承载能力的影响。
一、复合材料缺陷与损伤
复合材料缺陷与损伤包括：制造缺陷、使用损伤和环境损伤。
制造缺陷通常有两类：一类是复合材料预浸和成形过程中产生的缺陷；另一类是机械加工组装过程产生的缺陷。典型制造缺陷有：空隙、富胶、贫胶、外来物夹杂、不正确的纤维取向和铺层顺序、划伤、有缺陷孔和过紧连接等。
典型使用损伤有：划伤、擦伤、边缘损伤，以及冲击引起的分层、脱胶、凹痕和穿透性损伤等。
典型环境损伤有：雷电冲击引起的表面烧蚀和分层、冰冻 +熔化引起的湿膨胀和热冲击造成的分层和脱胶、夹芯结构水分浸入引起的分层等。
损伤容限问题中主要研究孔、冲击损伤、分层 ,种损伤形式。这 ,种损伤形式不仅有代表性，而且对结构承载能力影响最严重。冲击造成的损伤可以覆盖上述 ,种损伤形式，冲击损伤形式与冲击能量水平密切相关。高能量冲击，如弹丸冲击，可以对层合板造成穿透孔损伤，并带有一些边缘附近的局部分层。中等能量冲击，虽然不产生穿透损伤，但在冲击范围内造成层合板局部损伤和内部分层，以及背面纤维的断裂。低能量冲击在层合板表面产生难以目视检查的损伤（ -./0），并在层合板内部形成圆锥形的分层区。低能量冲击损伤是纤维增强复合材料在实际结构应用中经常遇到的主要损伤形式。高能量水平和中等能量水平的冲击可以造成层合板表面损伤，相对容易检测和及时进行修理；低能量冲击对层合板的损伤通常要用无损检测手段才能检测出来，因而对层合板承载能力形成潜在的威胁（特别是对压缩载荷）。冲击对层合板造成的损伤是突发性的；层合板性能（刚度、强度）与其相对应亦发生陡然下
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降，按目前设计许用应变水平，层合板损伤的扩展将是缓慢的（或基本不扩展），故归人缓慢裂纹扩展范围研究。
二、复合材料韧性机理
（）单向复合材料韧性机理
基体开裂型断裂韧性单向复合材料含有与纤维方向平行的裂纹，承受与纤维方向垂直的载荷时，产生基体开裂型断裂。纤维体积含量很小时，裂纹扩展从基体开始，而当 "+%& ’ (%&时，裂纹扩展往往从界面开始，裂纹表面光滑。
基体开裂型断裂韧性略高于树脂基体的断裂韧性，并且可以用线弹性断裂力学进行评估。
"纤维断裂（或拔出）型断裂韧性单向复合材料含有横向（与纤维方向垂直的）裂纹，承受与纤维方向平行的载荷时，产生纤维断裂（或拔出）型断裂。由于纤维的抗拉强度很高，而基体和界面的剪切强度却很低，因此，裂纹尖端处首先发生基体开裂和 )或界面脱胶。纤维拔出和纤维断裂将吸收大量能量，表现出很好的断裂韧性。裂纹横向扩展的必要条件是纤维断裂，这就是纤维对裂纹扩展的牵制或抑制作用。线弹性断裂力学对此类型断裂已不再适用了。
混合型断裂韧性单向复合材料含有与纤维方向平行的裂纹，承受与纤维方向成口角的载荷时，产生混合型断裂。断裂韧性与口角密切相关。（*）复合材料层合板的断裂韧性机理
复合材料层合板裂纹扩展的必要条件仍然是垂直于裂纹方向的纤维的断裂。由于纤维的交叉铺设，一般在裂纹不稳定扩展之前，裂纹尖端已形成了一个损伤区，即裂纹的亚临界扩展区。在此区域内存在着严重的纤维一基体界面脱胶和由于自由边存在而产生的层间剪应力导致的分层，形成伴有分枝裂纹的韧带。由于层间分层的存在，复合材料层合板的韧性与厚度几乎无关，与金属材料形成显著差异。
三、缺陷 )损伤对性能影响严重程度比较
缺陷 )损伤对复合材料承载能力影响严重程度的比较，以静压缩强度和压一压疲劳（+ ,%）两个最敏感的性能为例说明。冲击损伤是最严重的缺陷 )损伤形式。采用归一化处理，可得疲劳（+ ,%）正则化疲劳应变（ -./0121341 ) -56/6417/./897）
四、冲击阻抗与冲击后压缩强度
冲击阻抗是指层合板在一个冲击事件中，冲击造成的损伤程度，是层合板抵抗冲击损伤形成能力的描述。冲击后压缩强度（:;3）是指含冲击损伤层合板的剩余压缩强度，是含冲击损伤 •>=<•
层合板承载能力即损伤容限的描述。
冲击阻抗与冲击后压缩强度是从不同的角度来表征层合板对冲击载荷（垂直板面载荷）引起的沿厚度方向的损伤（特别是分层损伤）的敏感性。因为层合板沿厚度方向（层间）强度低，层间易发生分层。从复合材料应用考虑冲击后压缩强度研究先于冲击阻抗研究，目前一般用冲击后压缩（剩余）强度值的提高来度量复合材料体系
“韧性”的改善。 "年 %&’&制定碳纤维 (热固性韧性树脂复合材料标准规范 %&) ’&*+,-，对韧性树脂基体给出了性能要求和相应测试方法，即冲击后压缩试验方法，边缘分层 ./试验方法，开孔拉伸和开孔压缩试验方法，从而，推动了增韧热固性树脂基体研究。冲击阻抗研究表明层合件抗冲击损伤能力与分层阻抗有关，并定义分层断裂韧性 .0/，建立标准 &’123—-（"",），我国航标 456,7-—"8。为了更好地评价损伤阻抗，美国 ""年颁布 &’1238-8,—"9测量纤维增强聚合物基复合材料对集中准静态压痕力损伤阻抗的标准试验方法”。
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