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摘要
根据单向石墨纤维增强铝基复合材料的微观组织特征，构建了包含基体、纤维和界面的代表性体积单胞，建立了考虑基体合金和界面渐进损伤行为的单胞有限元模型，在此基础上分析了复合材料的轴向剪切变形行为。结果表明，由于单胞有限元模型中考虑了界面损伤与破坏行为，数值模拟得到剪切模量和剪切强度均低于细观力学理论公式的预测值。在轴向剪切载荷作用下，复合材料首先发生界面损伤和局部界面失效，轴向剪切变形初期的宏观应力-应变曲线呈现出线弹性特征；此后，相邻纤维之间的基体合金发生局部损伤，随剪切应变的增大，基体损伤逐渐累积并导致基体的局部失效，使得宏观剪切应力-应变曲线呈现非线性特征；剪切变形后期，纤维间隙内基体合金失效区域进一步扩展至界面，从而导致复合材料整体上失去承载能力，界面破坏与基体合金失效是引起复合材料轴向剪切失效的主要机制。在特定的基体合金和纤维力学性能条件下，增加界面结合强度可一定程度上提高复合材料的轴向剪切极限强度和断裂应变。
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