樹脂基紡織復合材料疲勞性能表征與分析方法研究現狀

呂慶濤， 趙世波， 杜培健， 陳 利

(1. 天津工業大學 紡織科學與工程學院， 天津 300387； 2. 天津工業大學 先進紡織復合材料教育部重點實驗室， 天津 300387)

紡織復合材料主要是指以高性能纖維為增強體、樹脂為基體，通過復合工藝制備而成的新型材料，具有比強度高、比模量大、可設計性強，在航空航天上的應用越來廣泛[1-2]。用于承力的異型復合材料結構件的增強體逐漸由二維鋪層結構發展到整體性好的三維織物[3]。復合材料在使用過程中，反復作用的疲勞載荷是內部構件承受的主要載荷，對安全性和可靠性起著決定影響。疲勞試驗是傳統材料和復合材料必須經歷的主要試驗之一。疲勞指的是在某些點或某點承受擾動應力，且在足夠循環擾動作用后形成裂紋或完全斷裂，由此發生局部永久結構變化的發展過程[4]。紡織復合材料的疲勞性能取決于多種因素，如組成材料、制造工藝、加載類型、界面性能、頻率、平均應力、環境等[5]。

本文從二維與三維不同織物結構復合材料的疲勞性能的研究、環境對復合材料疲勞的影響、復合材料的疲勞模型等幾個方面對復合材料疲勞性能進行了歸納總結，以期為紡織復合材料疲勞性能研究者參考。

1 織物結構差異對疲勞性能的影響

1.1 鋪 層

鋪層結構復合材料較早出現在結構工程領域，其結構也比三維紡織結構復合材料簡單得多，易于分析。鋪設角度主要影響層內疲勞性能鋪設順序主要影響層間疲勞性能，二者相互影響[6]。其疲勞損傷可分為層內和層間，層內疲勞破壞一般存在基體開裂、基體/纖維界面剪切破壞和纖維斷裂；而層間疲勞破壞主要是前期的基體開裂和層間基體裂紋飽和后的分層破壞。

1.2 二維機織、針織和編織

相比于復合材料層合板，二維機織復合材料提供了更高的懸垂性，這是制造彎曲結構所需要的。與單向復合材料相比，機織復合材料具有更高的層間斷裂韌性。然而，織物中的纖維屈曲也導致了局部應力集中的發展[7]。機織復合材料的疲勞損傷與復合材料層合板不同。如在(T-C)疲勞的情況下，分層和橫向裂紋同時出現，使得纖維束的屈曲強度變弱。最終失效往往發生在(T-C)疲勞循環的壓縮載荷過程中。這是因為外部層的纖維束由于缺乏相鄰層的支撐而彎曲，而內部層的纖維束則會發生扭結，從而導致最終失效。

相比于機織復合材料，針織復合材料具有更好的懸垂性和更高的抗沖擊性[8]，優異的平面拉伸性能[9]，因為針織物還具有織造復合材料某些特征，如在保持連續纖維的同時還包含孔，也特別適合做形狀復雜的復合材料。對比平紋機織物和針織物復合材料疲勞下的損傷及性能，針織復合材料初始破壞以束分離的形式發生，分層是發現傳播最快的損傷模式，這導致纖維的重新排列，針織復合材料剛度的降低和疲勞期間的殘余強度與機織樣品有相同的趨勢。

編織復合材料的增強體纖維相互纏結,有較強的整體性,使其拉伸強度、抗沖擊性、損傷容限、疲勞壽命等都優于傳統的機織復合材料[10]。編織角是對疲勞性能一個重要的影響參數。二維編織結構復合材料疲勞后損傷大致可分為：纖維斷裂、基體開裂、界面剪切破壞與鋪層類似[11]。

1.3 三維機織和編織

二維紡織復合材料由于其相對較差的層間性能而易于分層，在疲勞時尤其如此。三維復合材料可用于解決二維復合材料的這一固有缺陷。目前紡織結構復合材料法向增強手段有：三維機織、三維編織、三維針織、縫合、簇絨、層間增強技術(z-pin)等。三維編織和縫合可顯著改善層間斷裂韌性和損傷容限；與二維材料相比，三維材料可以限制微分層的傳播，但是與二維復合材料相比，三維復合材料在準靜態拉伸，彎曲和壓縮方面的模量和疲勞壽命損失。然而，在三維復合材料中引入Z向紗，在Z向紗周圍引起富含樹脂的區域，從而導致微觀結構損傷，表現為局部平面內變形、纖維斷裂和卷曲。

與二維機織復合材料相比三維機織復合材料可以讓一些復雜的零件輕松成形，其整體性強,層間開裂問題可從根本上解決,材料的缺口敏感性可有效減少，層間剪切、抗疲勞性能也有很大提升。Z向紗提高了復合材料的穿透力和抵抗力,因為交織也會影響Z向紗的力學效應[12]。三維機織復合材料疲勞損傷與二維機織復合材料類似，試樣的主要損傷模式為基體連續破壞、紗線橫向裂紋和基體和紗線的界面剝離以及紗線的最終斷裂[13-14]。

與二維編織復合材料相比，三維編織預制體可用編織方法一次成型，此外，三維編織復合材料較為靈活，可制造復雜的零件。從力學角度來看，三維編織復合材料較二維具有高剛度、高強度、高能量吸收和高疲勞性能等優點，是一種很有競爭力的材料[15]。文獻[16]表明，三維編織復合材料性能優于二維單向復合材料的結構，低周疲勞下與標準單向復合材料相似，但在高周疲勞下則較差。三維編織疲勞損傷大致可分為3個階段[17]：第1階段應力急劇下降，由樹脂、紗線和界面的變形和裂紋引起；第2階段為應力平穩下降，破壞相對穩定，主要由脫黏引起；第3階段是復合材料內部損傷累積導致結構失穩，力學性能急劇惡化，最終達到完全損傷。

復合材料在循環載荷的損傷大致分為3個階段：材料內部先會形成微裂紋和開裂(第1階段)，隨應力強度的增加裂紋增長擴大的可能性而增加(第2階段)，裂紋以穩定的方式擴展到臨界尺寸(第3階段)。達到臨界尺寸后，因為材料無法承受任何進一步施加的載荷，裂紋將在整個材料中飛快地傳播，整個試樣失效。

三維織物復合材料與傳統的二維織物相比，不僅可一體成型，而且加強其力學性能(如高剛度、高強度、高能量吸收和抗疲勞性能)。因為織物結構的差異，在疲勞過程中損傷情況不一致。

2 環境因素對疲勞性能的影響

在基礎設施應用中，紡織復合材料會暴露于影響力學和抗疲勞性能的不同環境條件下。研究人員為了安全實施和有效設計，通過使用加速老化測試，將紡織復合材料暴露于濕熱、高低溫和腐蝕環境中來加速其降解，從而進行了耐久性研究。由于加速老化實驗環境比實際現場環境更為苛刻。所以加速老化測試導致更高的力學性能損失和試樣過早失效[18]。

2.1 水分子

水分子通過填充基體內部的空隙和在纖維/基體界面處等方式進入復合材料，水在復合材料中的擴散、膨脹會影響其結構和性能，降低復合材料的強度和疲勞壽命。

由上述可知復合材料層合板分為單向和多向2種。單向復合材料層合板吸濕后，水分的滲入會導致樹脂的塑化和纖維/樹脂界面的弱化[19]。有研究認為鋪層角度也會影響界面情況[20]，并進一步分析了多向層合板復合材料吸濕破壞情況，發現材料吸濕前，層間結合非常緊密，無裂紋、分層，吸濕后，材料易在±45°層和90°層中出現了一些微孔和微分層，這是由于吸濕后基體與層之間的松散所致。2種鋪層結構復合材料吸濕后疲勞壽命較吸濕前都有所降低，纖維/基體界面的弱化是導致復合材料疲勞壽命下降的主要原因。

Barbière等總結了機織和編織2種結構復合材料界面損傷情況，吸濕后的材料，紗線/基體界面處會出現部分微分層[21]。

2.2 高 溫

樹脂基復合材料是黏彈性材料，高溫前期水分子揮發；高溫中期，體積縮小，脆性升高，基體樹脂發生后固化，使交聯密度升高，玻璃化轉變溫度與剛性有所提高；高溫后期，由于基體樹脂與增強體纖維膨脹系數不同，導致界面出現脫黏現象，產生大量微裂紋，使材料性能大幅度下降[22]。

陳波等[23]對單向鋪層碳/碳的高溫疲勞實驗和模擬，從疲勞損傷力學進行分析，發現實驗與模擬相近，均展現實驗初期和末期剛度突降，中期的剛度無明顯退化。在此基礎上，高禹等[24]進一步研究了高溫條件下多向鋪層碳纖維復合材料的界面情況，結果表明,疲勞過程中，高溫老化處理后,由于后固化與熱老化對試樣產生的強化高于界面脫黏產生的弱化,因此,試樣的抗疲勞性能有所提高。

三維機織復合材有良好的抗分層能力，Song等[25]對比了常溫與高溫下三維層聯機機織物復合材料疲勞壽命與損傷演化，結果表明隨著溫度升高，樹脂軟化，樹脂的剛度和強度降低，且復合材料的分層現象加重，疲勞狀態下，主受力的經紗傾斜角度有所降低。除了觀察宏觀破壞情況外，文獻[26]進一步對高溫條件下三維四向編織復合材料進行拉/拉疲勞實驗，分析纖維的斷裂情況，指出溫度升高后，斷口出現纖維束成簇拔出現象，疲勞破壞形式以纖維拉伸為主并伴隨一定的纖維簇拔出和基體分層現象。

不論二維或是三維結構復合材料，高溫首先主要對基體進行破壞，繼而影響樹脂與預制體界面黏接，來影響材料的疲勞壽命。

2.3 化學介質

復合材料在化學介質(酸、堿、鹽等)中使用,性能會受到顯著影響，且降低其疲勞壽命。與水分子影響不同，化學介質除了向試樣內部擴散、滲透引起基體溶脹,破壞纖維/基體界面外，還主要體現在化學介質與復合材料各組分發生化學反應導致材料結構、性能的破壞。上述研究表明，吸收的水會降低復合材料的疲勞壽命，Wu等[27]在此基礎上進一步研究了水和堿溶液對單向復合材料疲勞的對比實驗，結果證明堿溶液中的試樣表面出現凹凸，顏色發黃，由于水分子和離子滲透到試樣中，纖維與基體界面性能惡化，疲勞壽命下降嚴重。

Marru等[28]研究復合材料在堿性溶液(10%，NaOH)與酸性溶液(5%，H2SO4)的對比實驗，發現試樣在堿性溶液中性能、疲勞壽命情況優于酸性溶液。Ray等[29]則在幾種不同介質如蒸餾水、鹽溶液、堿溶液和酸性溶液對復合材料老化和降解的影響，研究表明，在酸性中試樣性能下降要大于在堿性介質中，鹽溶液的影響比酸性或堿性影響小。在化學介質中的復合材料因水分子和離子耦合作用與各組分的化學反應，試樣性能、疲勞壽命下降嚴重。尤其酸性溶液對試樣影響較大。

2.4 紫外線輻射

復合材料受到紫外線照射時，樹脂會發生一系列的物理和化學變化，如試樣顏色不斷加深并出現裂紋，這是由于樹脂本身發色基團吸收紫外光輻射能量，并與空氣中的氧氣發生光氧化反應，產生新的發色基團[30]。紫外線能量遠大于材料中的鍵能,經過長時間照射容易使樹脂共價鍵斷裂而導致降解，從而降低其疲勞壽命。有學者研究了纖維種類、紫外線輻照時間、試樣層數開展了紫外線老化試驗，結果表明，紫外線輻照對玄武巖纖維影響較大，對碳纖維影響較小；試樣層數的影響也較小[30]。

試樣在紫外線輻照作用下，時間的延長以及強度的增加，主要是樹脂遭到破壞，繼而纖維與樹脂界面發生破壞，引發復合材料的力學性能、疲勞壽命下降。在疲勞試驗中，復合材料會因為物理/化學因素首先對基體進行破壞，繼而影響到基體/纖維界面，材料抗疲勞性能有所下降。但是結構件復合材料的可設計性強，通過有效設計最大程度避免外在因素帶來的不利影響。

3 自熱對疲勞性能的影響

3.1 自 熱

在循環載荷作用下，試樣受到強烈的載荷和振動，這可能會導致應力和應變之間的反相振蕩而產生滯后現象，其結果是產生的能量大部分以熱量的形式散失，使試樣溫度升高，產生自熱效應，這種疲勞引起的局部溫升會顯著影響復合材料的壽命。有研究發現當使用高頻時，試樣疲勞壽命表現不穩定[31]，也有研究描述了熱軟化作用導致的力學性能下降[32]，這2種結果均為自熱效應，而循環頻率是自熱主要的影響因素。自熱效應會導致基體裂紋、界面裂紋和分層過早產生，因此，試樣實驗時，自熱效應應被視為一個嚴重的問題。

有研究發現頻率對短玻纖增強復合材料單向層合板的溫度和基體變化，頻率越快，溫度上升速度越快，高頻率下的高溫是由裂紋的產生和基體狀態由玻璃態向橡膠態的轉變引起的[31]。Gornet等[33]在此基礎上進一步指出鋪層的角度對自熱也有影響，45°鋪層由于纖維/基體剪切，高頻率下更容易自熱。

Marin等[34]通過對比頻率對單向和機織復合材料拉伸疲勞實驗，指出單向鋪層材料受頻率影響較大，而機織復合材料雖然因為纖維屈曲會導致局部應力集中，但是頻率對其影響反而不大。不同結構復合材料疲勞試驗中，45°鋪層由于纖維/基體剪切，更容易自熱，而因織造產生的纖維屈曲會導致局部應力集中，但頻率對其影響不大。

3.2 臨界自熱溫度的評估

復合材料在高頻率循環加載或振動過程中會產生自熱效應，這種自熱效應會使試樣件溫度快速升高，到達一定程度后，試樣過早失效，把這種特性失效的自熱溫度稱為臨界自熱溫度。

已有學者運用多物理分析方法通過監測直接或間接反映降解過程的各種物理參數，研究了復合材料疲勞過程中自熱效應的臨界性，以及損傷情況[35-37]。例如：聲發射、能量耗散率、熱像儀以及通過X射線計算機斷層掃描定量分析在一定的臨界溫度下發生的退化和失效。由于自熱過程的現象學根源于分子水平，因此從化學的角度研究自熱過程的臨界性是十分必要的。Turczyn等[38]研究了玻璃纖維復合材料疲勞實驗，利用FT-IR和拉曼光譜觀察環氧基與苯基的比值來確定高頻率下試樣件臨界自熱溫度。

在一定的載荷條件下，由于復合材料黏彈性的，機械能耗散而產生的自熱效應可能會主導疲勞過程，導致溫度往往高于玻璃化轉變溫度下的降解和熱失效明顯加劇，從物理和化學等不同角度研究自熱過程以及臨界自熱溫度的確定是有必要的。

3.3 風冷卻對自熱的影響

用于疲勞試驗中預防試樣過熱的冷卻大多集中在風冷卻和水冷卻。20世紀60年代開始針對風冷卻影響的研究，Ratner等[39]提到了自熱過程中表面冷卻的可能性，相關后續研究描述了自熱復合材料試樣表面冷卻的影響，并根據實驗結果證明，表面冷卻顯著影響了表面自熱溫度并延長了使用壽命。

近十年來，一些研究人員運用聲發射、熱成像等先進技術手段來表征風冷卻對自熱的影響[40]，以及對復合材料的厚度、結構是否會影響風冷卻進行實驗探究[41]。近幾年的研究主要結合空氣動力學與傳熱方程采用實驗和模擬[42-43]來驗證風冷卻對于疲勞試驗中自熱的影響。證實風冷卻顯著影響了表面自熱溫度并延長了使用壽命，較厚復合材料通過風冷卻可以延長疲勞壽命，風冷卻實驗與模擬結果相吻合更加驗證了疲勞試驗中風冷卻對于自熱的有效。

4 復合材料的疲勞強度模型

Hashin等[44]基于2種不同的失效機制：纖維失效與基體失效，開發了復合材料最早的疲勞失效模型之一。在過去一段時間，機織、編織和其他三維增強復合材料疲勞建模技術有了很大的發展。Sevenois等[45]將疲勞模型分為:疲勞壽命模型、剩余剛度與強度模型、漸進損傷模型。

1)疲勞壽命模型，預測結構在一定載荷下、結構和循環次數下的疲勞壽命；該模型基于實驗數據，例如疲勞曲線(S-N)或恒定疲勞壽命(CFL)圖。2)剩余剛度與強度模型，預測加載過程中強度/剛度的變化；與疲勞壽命模型相比，該建模方法試圖減少對數據的依賴，也可以用來考慮應力狀態隨時間的變化。3)漸進損傷模型，對疲勞加載過程中發生的實際機制進行建模，例如，微裂紋和分層的引發和傳播。

4.1 疲勞壽命模型

疲勞壽命模型預測部件的疲勞壽命，他們大多是帶有擬合參數和對數表示，其縱坐標多用應力、應變、應力幅值表示；橫坐標多是循環次數、平均應力，其中S-N曲線就是材料所承受的應力幅水平與該應力幅下發生疲勞破壞時所經歷的應力循環次數的關系曲線。如馬丹等[46]假設循環次數N與應力水平S之間存在一個簡單的對數線性關系來預測三維復合材料的疲勞壽命。

疲勞壽命模型基于大量實驗數據，然而，實踐表明，疲勞壽命分散性較大，因此必須進行統計分析，考慮存活率(即可靠度)的問題。開發一種既考慮疲勞載荷因素又考慮統計因素的有效預測復合材料疲勞壽命的工程方法是合理的。基于S-N曲線基礎上Kawai等[47-48]通過對不同應力比下疲勞壽命數據的擬合，得到了試驗P-S-N曲線，建立了不同失效概率常數值下的非對稱恒疲勞壽命。

基于這些先前的研究，Ksws等[49]進一步考慮到曲線的不對稱性以及正平均應力下峰值包絡的出現，又提出了各向異性非對稱恒疲勞壽命圖。在之后的研究中，將該圖分為以拉伸和壓縮為主的區域。該壽命圖更加精準的預測材料疲勞壽命情況，通過以下分段函數定義各向異性非對稱恒疲勞壽命圖。

疲勞壽命模型是最早開發的疲勞模型。他們經常使用，因為它們不需要物理損傷機制的任何理解和使用起來非常簡單。但是，這些模型需要大量的實驗數據，并且通常針對一個特定的案例研究進行校準。

4.2 剩余強度模型

現象學模型通過模擬復合材料某一特定性能的退化來描述復合材料在疲勞載荷作用下的損傷。常見的現象學模型有2種:剩余剛度模型和剩余強度模型。

剩余強度模型是利用實驗觀察來描述復合材料力學性能退化以及材料抵抗破壞的能力。循環載荷過程中的剩余強度不斷減少。Yagihashi等[50]認為剩余強度與循環次數成線性關系，建立了剩余強度模型。而Chebbi等[51]認為材料強度與循環次數成非線性關系，剩余強度與外界載荷相等時，材料失效，建立了如下的剩余強度模型：

式中：dR(n)剩余強度，Pa；n循環次數；m為實驗參數；A(σ)應力峰值函數;σ應力，Pa。

研究表明，剩余強度與加載頻率、循環次數、應力水平以及應力比R有關。由此，實驗者提出了各種非線性剩余強度模型，對于剩余強度的描述更為合適[52-53]，如Whitworth[54]認為循環次數和強度如下指數關系：

式中：參數h和m取決于外加應力、加載頻率和環境條件；C1和C2為實驗確定的常數；N為失效循環次數；Su為極限強度，Pa；S為最大外加應力，Pa。

Hosoi等[55]全面的研究了高周疲勞下復合材料的內部損傷演化前中后三個時期失效機制，考慮基體微裂紋和分層的初始和演化，得到了剩余強度非線性變化規律。Nenad等[56]從剩余強度和最大荷載出發，建立了新的雙參數剩余強度模型，利用文獻中的實驗數據集對模型進行了驗證，結果相符。

剩余強度具有天然破壞準則是損傷的直觀度量，但剩余強度實驗是破壞性實驗，一次得到一個數據，實驗工作量大，同時考慮到數據分散性大，所以很難比較每個試樣真實損傷情況。

4.3 剩余剛度模型

隨著循環次數的增加剩余剛度逐漸退化，可以表征材料的損傷程度。材料損傷用剛度比強度描述有更多好處，剩余強度是損傷直觀度量，但一個試樣件只能獲取一個數據，再者分散性大，通過剩余強度去表示損傷不太準確。而剩余剛度隨著損傷一般遞減，且在實驗中可實驗無損測量，所以能更有效描述損傷狀態。

Yang等[57]首先提出有關循環次數與剩余剛度模型：

E(n)=E(0)[1-Qnν]

式中：E(n)為剩余剛度；E(0)為初始剛度；Q與v成線性相關Q=a1+a2ν；a1、a2為參數；n為循環次數。

Wu[58]在文獻[57]基礎上用疲勞模量F(n)代替E(n)去描述材料的剩余剛度。

F(n)=F(0)[1-Qnν]

式中：F(n)為疲勞模量,Pa；F(0)為疲勞初始模量，Pa；Q與ν成線性相關Q=a1+a2ν，a1、a2為參數；n為循環次數。

Wu等[59]利用循環次數與強度結合等效損傷比算法建立了新的殘余剛度模型，并將其擴展到適應隨機應力狀態。

DR=1-E(n)/E(0)

復合材料剛度不僅與循環次數有關，還與靜態強度、應力水平、纖維種類、環境條件等有關，其中循環次數和應力水平是最大影響因素。研究者羅白璐等[60]進一步結合強度、應力水平與循環次數建立了剩余剛度模型。

文獻[61]結合實驗與數學，建立了不同的剩余剛度模型，進而對材料的剛度與壽命預報。

剩余剛度模型度量損傷也有弱點。對于剩余剛度破環準則不容易確定，也不能解釋實際結構中的復雜應力狀態。為了獲得該疲勞模型的正確參數，實驗室試驗必須模擬與實際結構相同的復雜應力狀態，以充分表征材料的特性。

4.4 漸進損傷模型

與前面討論的模型相比，漸進損傷模型對于預測材料損傷及性能較為全面。前面模型對于微觀損傷和失效機制沒有考慮到，也沒有考慮到損傷模式的耦合作用，但從連續損傷力學和細觀損傷力學出發，可以研究復合材料的疲勞細觀損傷及預測復合材料的性能退化。

連續損傷力學首先被應用到評估復合材料層合板剛度下降，文獻[62]進一步對連續損傷力學方法加以改進，建立了一個包含層合損傷和分層損傷效應的模型，用于層合板的漸進失效分析。以連續損傷力學理論為基礎[63-64]建立漸進疲勞損傷模型,通過有限元二次開發以及UMAT子程序實現漸進疲勞損傷模型的計算過程,模擬開始到最終失效的全過程。

近二十年來，針對復合材料研究逐漸從強度、剛度漸進損傷的研究逐漸從宏觀走向細觀研究。以細觀力學和有限元為基礎展開了理論和試驗，取得了很大的進展。王奇志等從細觀尺度出發，定義面內損傷情況，研究了復合材料層合板面內微裂紋的擴展情況，但是都缺乏分層建模能力以及不包含代表性的體積單元，嚴重影響了模型在估計失效周期數方面的工作[65-66]。Shen等建立了細觀損傷表征宏觀剛度下降模型，微觀尺度上建立代表性體積單元(RVE)獲得撕裂張開位移及裂紋位移，表示損傷張量，宏觀上通過應變和損傷面位移，建立損傷層合板的剛度矩陣與損傷張量的關系，研究了復合材料層合板基體微裂紋對剛度下降的影響[67-68]。

材料內部細觀損傷演化與其疲勞特性緊密相關，研究者將細觀損傷機制聯系到材料的宏觀力學行為中，有利于對復合材料的疲勞壽命及特性進行預測和分析。

5 結束語

目前對紡織復合材料疲勞研究相對比較成熟,開展了大量的理論和試驗驗證工作。紡織復合材料抗疲勞性能是研究的熱點問題之一。隨著復合材料的發展，三維紡織復合材料的疲勞性能明顯優于二維；環境因素對紡織復合材料疲勞性能影響較大；高頻率下產生的自熱也會導致復合材料提前失效。復合材料已應用于許多工程領域且已呈現出良好的發展態勢。對復合材料疲勞的研究仍需繼續深入，主要可從下面幾個方面入手：1)疲勞損傷研究已經進行了許多年，現已能夠識別出疲勞后損傷機制(如微裂紋、分層等)，然而，還有一些損傷機制不能被更好的理解(例如，為什么裂紋在一定的載荷作用下會以特定的方式和速度增長等)這需要我們進一步地探究；2)由于復合材料服役過程中經常面臨如紫外線輻射與海水、濕熱與載荷、鹽霧與載荷、等耦合作用，因此多環境因素與疲勞載荷耦合后對復合材料的影響應該深入研究；3)未來有關模型可以使用分子建模方法來了解復合材料在原子級至納米級疲勞中的復雜材料，分子建模可以更好地理解實質上控制復合材料疲勞行為的更精細機制，還可以基于對精細化理解的重新設計復合材料結構和界面。