纤维复合材料具有高的比强度、比刚度及耐高温等优异性能，使得它在航空、航天、车辆及风力发电等领域获得了越来越广泛的应用[1-4]。在复合材料的结构设计中，不仅要考虑该材料的静态力学特性，还要保证在受到周期性疲劳载荷作用下不发生严重的破坏。疲劳损伤的产生、扩展及累积往往会加剧材料的环境腐蚀和应力腐蚀，造成强度和刚度的急剧损失，很大程度上降低材料的使用寿命。因此，对复合材料疲劳损伤特性的评估已成为一个研究热点。

中职学生普遍存在理论学习能力弱、学习主动性差等特点，部分中职院校把课程教学分为理论、实践教学两个部分，在多媒体教室进行理论教学，实践教学则在实训室完成，这种人为地把教学分割成两部分违背了教学规律，不符合中职学生的认知特点。特别是对于实践性较强、与工程联系紧密的课程，教学设计时应该重点考虑如何让学生动手操作，把有关知识和技能融入任务中，让学生在实践中主动学习。

针对纤维复合材料疲劳损伤的研究，诸多国内外学者已提出了一些疲劳损伤理论，主要有四种：（1）微观失效理论[5-7]；（2）S-N 曲线模型[8]；（3）强度退化模型[9-11]；（4）刚度退化模型[12-19]。采用刚度衡量疲劳损伤失效是基于它自身的特性，即随着疲劳载荷的增加，复合材料的刚度会逐渐的退化。在国外，Andersen等[12]是较早提出采用刚度退化表征复合材料的疲劳损伤的学者之一；Philippidis [13]在Andersen等[12]研究的基础上，基于数理统计分析方法，把刚度退化和疲劳循环次数相联系来分析复合材料的疲劳损伤特性；Ramakrishnan等[14]提出了一个基于刚度退化的疲劳损伤数学模型，该模型综合考虑了组分材料的力学特性及多种影响因子；Varvani-farahani和Shirazi [15-16]把铺层角度和平均应力对复合材料疲劳损伤的影响引入到Ramakrishnan等[14]提出的模型中，全面考虑了多种因素对复合材料疲劳损伤性能的影响。在国内，姚卫星等[17]通过疲劳实验获得了复合材料层合板刚度退化的两参数模型，并结合复合材料结构疲劳危险点实测剩余刚度值预测该危险部位的剩余疲劳寿命；邱睿等[18]采用不同的刚度退化方式来表征不同的失效模式，建立了基于逐渐损伤理论的强度预测模型。宗俊达等[19]分析了疲劳失效模式与剩余刚度的关系，从总体概念上分析了复合材料的疲劳损伤特性。复合材料疲劳剩余刚度的变化为单调下降，这已被诸多文献所证实[9,15-17,19-21]，而对于不同应力水平下的剩余刚度变化特征鲜有研究。

本研究在开展碳纤维复合材料拉-拉疲劳实验的过程中，发现该材料不同阶段的疲劳损伤演化特征与应力水平密切相关。针对此现象，从复合材料剩余刚度退化规律出发，主要研究不同应力水平对45°单向碳纤维复合材料面内剪切剩余刚度的影响，并采用归一化的剩余刚度模型预测碳纤维复合材料的疲劳损伤。

1 复合材料疲劳损伤演化机制及刚度退化模型

1.1 复合材料疲劳损伤演化机制

在循环载荷的作用下，复合材料的损伤模式较复杂，包括基体开裂、界面脱粘、分层失效、纤维断裂及以上几种失效模式的组合。不同的损伤模式的产生、扩展、耦合及失效会导致复合材料刚度的退化。复合材料疲劳损伤演化历程及刚度退化规律大致分为三个阶段，如图1所示。在第Ⅰ阶段，损伤曲线趋于线性变化，刚度退化非常显著。究其原因，一方面，纤维和基体的热膨胀系数不同，固化后在基体中存在较大的残余拉伸应力，造成基体的初始小裂纹及局部纤维与基体开裂。另一方面，相对于纤维来说，基体的承载能力较差，所以在初期阶段损伤表现为纤维间基体的横向弥散开裂，裂纹密度会达到最高的特征损坏状态（characteristic damage state，CDS），导致刚度骤减。裂纹产生并扩展至邻近纤维层，局部破损处与相邻层间会受到影响，但层合板的整体性仍得以保存。第Ⅱ阶段，当弥散裂纹趋于饱和后，多数载荷经转换再分配，主要由纤维承担。此阶段复合材料疲劳寿命较长，且刚度退化不明显。主要原因是纤维承载能力强，抑制了损伤的扩展。第Ⅲ阶段，损伤曲线急剧上升，刚度退化更加明显。经过第Ⅰ、Ⅱ阶段的疲劳损伤累积及损伤局部集中演化，导致纤维出现大面积断裂，剩余刚度急速骤减，复合材料最终失效。

此外，中国梦的主体是人，没有人本身的现代化，社会现代化必将陷入困境，中国梦也只能是水中月、镜中花。人的现代化是现代化的重要内涵。人的现代化并不是现代化过程的副产品，而是其成功的先决条件。毛泽东充分认识到了这一点，他认为社会现代化必然带动人的现代化，而人的现代化又是社会现代化的重要的内在驱动力。

1.2 刚度退化模型

铺层角为45°的碳纤维复合材料的静拉伸应力-应变曲线如图4所示。由图4可以看出，45°单向碳纤维复合材料的应力-应变曲线表现出近似线性的特征。该复合材料的屈服阶段不明显，在达到最大应力时，该复合材料往往会失效。由实验获得碳纤维复合材料的极限抗拉强度σuts = (82±6) MPa,平均失效应变为efailure = 0.988%，平均弹性模量E =11.2 GPa。

 

式中：D为归一化疲劳损伤指数；E为损伤材料的弹性模量；E0为材料的初始弹性模量。

式中：P 为应力水平 (P = σmax/suts, σmax和 σuts分别为疲劳最大应力和静拉伸极限应力)；R为应力比；Nf为疲劳寿命；N为循环次数。

 

The Role of Photography in Tourism Development________________________ ZOU Xinping 38

  

图1 复合材料疲劳损伤机制及刚度退化规律Fig.1 Fatigue damage mechanism and stiffness degradation

 

式中：Em，Ef分别为基体和纤维的弹性模量，Vm，Vf分别为基体和纤维的体积分数，Ec为层合板的弹性模量。参数R*、α、γ和λ分别用以下公式描述：

 

基于组分材料的力学特性和层合板疲劳强度的影响因素，Varvani-Farahani等[15]提出了一种归一化疲劳损伤模型，该模型描述如下：

2 实验

2.1 试件制备

实验材料采用型号为T300-12K的碳纤维和型号为YPH-209的环氧树脂制备成碳纤维预浸料。将预浸料裁剪并铺放到成型模具上，然后在热压罐中进行固化，得到尺寸为400 mm × 400 mm碳纤维复合材料板状构件。最后采用机加工的方式将板状构件切割成矩形试件，试件的尺寸如图2所示。最终制成材料的纤维体积含量约为62%，密度约为1.76 g/cm3。

  

图2 试件的形状和尺寸Fig.2 Shapes and dimensions of specimen

2.2 静拉伸实验和拉-拉疲劳实验

静拉伸实验和拉-拉疲劳实验均在MTS810试验机上进行。静拉伸的速率为0.03 kN/s。在静拉伸过程中，通过引伸计来测量试件的拉伸应变（引伸计标距为20 mm）。

通过拉-拉疲劳实验可以获得材料的应变值，从而获得相应寿命下的弹性模量值。实验采用正弦波形的循环载荷控制，应力比R = 0.1，频率f = 10 Hz。为获得试件的应变状况，需在试件上固定引伸计，其安装方法和位置与静拉伸实验相同，如图3所示。此外，为加强固定引伸计，再采用额外的固定方式，以确保在疲劳实验中引伸计不产生不正常的引动或松动。该额外的固定方式不影响疲劳应变的测量，只起到强化固定作用。实验结束后，需记录试件疲劳失效的循环次数，并保存疲劳实验的实时数据。

  

图3 实验装备Fig.3 Test equipment

3 结果与讨论

3.1 静拉伸特性

复合材料疲劳损伤累积的演化规律可以用来预测复合材料的结构疲劳寿命，然而疲劳损伤不能被直接测量。因此，采用复合材料的弹性模量可以定量地评估疲劳损伤。定义归一化疲劳损伤量如下：

  

图4 碳纤维复合材料静拉伸应力-应变曲线Fig.4 Stress-strain curve of carbon fiber reinforced composite under static tensile loading

3.2 拉-拉疲劳特性

对于金属材料来说，若疲劳循环数量级达到106，材料还没有发生明显的损坏，则认为该材料在此应力水平下具有无限循环寿命。通常采用S-N曲线来表示一定循环特征下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线。对于复合材料的疲劳特性可以借鉴金属材料，把最大应力S(对应的疲劳寿命N = 106)称为复合材料的疲劳极限强度。

  

图5 碳纤维复合材料的最大应力与循环失效次数对应关系Fig.5 Maximum stress vs cycles to failure of carbon fiber reinforced composite

通过对碳纤维复合材料的疲劳实验，获得了该材料的最大疲劳应力S与失效循环次数N的关系，如图5所示。纵坐标表示归一化的碳纤维复合材料最大应力。实线表示该复合材料的静抗拉强度均值的归一化（试件个数n = 5），虚线为疲劳极限强度，此时的应力水平为0.48σuts。疲劳实验采用7 种应力水平，分别为 0.8σuts，0.7σuts，0.6σuts，0.55σuts，0.5σuts，0.48σuts和 0.45σuts，每种应力水平做3个疲劳试件。结果发现，在应力水平约等于0.48σuts时（疲劳循环次数 N = 106），该复合材料的试件还未出现疲劳失效，即达到疲劳极限强度。

3.3 剩余刚度退化分析

在疲劳加载过程中, 碳纤维复合材料的性能逐渐发生退化，包括强度退化和刚度退化。目前，对于复合材料强度退化的研究还达不到刚度退化那样成熟。原因是强度和刚度具有不同的性质，刚度是材料的整体特性，而强度反映材料的一种局部特性，采用数学分析模型很难考虑影响强度的诸多因子。所以把实时监测及预测剩余刚度退化作为研究复合材料疲劳性能退化的主方向。

Toosendanin had been reported to be a mixture [6-7]. We also found that compound 3 was a mixture when it was in solution (two peaks in HPLC spectrum, probably representing two tautomers) and interestingly when in crystal status, it was proven to be a pure compound by X-ray.

不同实验条件对复合材料疲劳剩余刚度的影响程度不同，而剩余刚度正则化则可以消除外界因子的影响。正则化后，曲线仍服从原有的变化规律。应用剩余刚度退化公式(2)进行拟合，得到了适用于不同应力水平下的45°单向层合板面内剪切剩余刚度退化模型如式(4)。为分析不同应力水平对该材料面内剪切剩余刚度的影响，每个实验点取该寿命下的三个实验结果的均值并绘成正则化后的面内剪切剩余刚度退化曲线，如图6所示。

分阶段来看，2005—2011年，＜，尽管海南省旅游经济发展滞后于生态环境的保护和建设力度，但是增长速度较快，且蕴含着极大的发展潜力；2012—2015年，＞，海南省生态环境的保护和建设滞后于旅游经济的发展，表明自2010年国际旅游岛建设上升为国家战略以后，旅游经济继续保持稳定大幅度增长，但是随着旅游业规模的不断扩大和发展，生态环境质量也在不断下滑，不过从2015年开始出现的小幅上升表明了海南省对于生态环境保护意识的觉醒。

 

  

图6 不同应力水平下的剩余刚度随循环次数的退化规律及模型预测结果Fig.6 Degradation rule of residual stiffness with number of cycles under different stress levels and model prediction results（a）80%;（b）70%;（c）60%;（d）55%;（e）50%;（f）respectively

(3) 不同应力水平下，组分材料疲劳损伤量不同。高应力水平下，式(2)中的参数R*和Nf变小，导致与基体有关的部分 Emθ[α + η(γ-α)]变小，而与纤维有关的部分EfθR*λ变大；低应力水平下则反之。实验结果及断口形貌分析表明，与高应力条件相比，低应力下的基体损伤量较大，裂纹扩展程度较高，而纤维损伤量较低。预测模型的结论与实验分析结果相吻合。

式中：η(0 ＜ η ＜ 1)为权重因子；下标 m，f和 θ 分别表示基体，纤维和纤维铺层角；参数Emθ和Efθ分别为

3.4 断口微观形貌分析

图7为室温下碳纤维复合材料静拉伸失效和疲劳失效试件的断口形貌。由图7可以看出，静拉伸和拉-拉疲劳试件的断口皆参差不齐，且出现不同形式的失效模式，包括纤维束断裂、界面脱粘及基体开裂等。两种断口的区别在于拔出纤维束的形态。未经疲劳加载历程的静拉伸试件，其断口相对疲劳失效较整齐。究其原因，静拉伸试件的基体完全包裹纤维，从而形成一个整体，这使得其界面较强，不会出现大面积的纤维断裂。经历疲劳加载历程的试件，其界面会出现疲劳现象，即局部基体开裂，纤维脱粘。疲劳损伤的逐渐累积会造成基体和纤维脱粘及纤维拔出，继而出现大面积的纤维分散式断裂。

  

图7 碳纤维复合材料试件的静拉伸失效和疲劳失效断口形貌照片 （a）静拉伸;（b）拉-拉疲劳Fig.7 Fracture morphology photographs of specimens under static tensile failure and fatigue tensile failure for carbon fiber reinforced composite （a）static;（b）fatigue

图8为4种不同应力水平下的碳纤维复合材料疲劳失效试件的断口形貌。由图8可以看出：(1)不同应力水平下，断口形貌表现不同，其主要体现在纤维断裂的分散程度，高应力水平下的断口形貌主要表现为纤维簇断裂(图8(a)和(b))，所以纤维断裂的分散程度低，而低应力水平下的断口形貌表现为多种失效模式，包括纤维断裂、基体断裂及界面脱粘等(图8(c)和(d))，纤维断裂的分散程度较高； (2)不同应力水平下，纤维间基体横向断裂的饱和度不同，基体的横向断裂形貌表现为“锯齿状”，该形貌在高应力水平下出现较少(图8(a)和(b))，而低应力水平下弥散分布(图8(c)和(d))，原因是高应力水平下，疲劳循环寿命较短，基体失效还未出现弥散开裂时，纤维就开始断裂，而低应力水平下，试件从初始基体局部开裂到纤维大面积断裂需经历较长的疲劳周期，在此疲劳周期内，纤维间的基体会出现大面积横向开裂，所以低应力条件下的基体裂纹饱和度较高；(3)不同应力水平下，组分材料的疲劳损伤量不同，结合式(2)分析可知，疲劳损伤指数D与参数R*，Nf及组分材料的力学特性有关，而参数R*，Nf与应力水平成反比，所以应力水平与疲劳损伤指数D密切相关，高应力水平下，R*和 Nf变小，与基体有关的部分 Emθ[α + η(γα)]则变小，与纤维有关的部分 EfθR*λ 则变大，而低应力水平下则反之。预测模型的结论与形貌观察结果相一致。

  

图8 不同应力水平下的碳纤维复合材料试件的疲劳失效断口形貌照片Fig.8 Fatigue failure fracture morphology of carbon fiber reinforced composite specimens under different stress levels（a）80%σuts, 2015cycles;（b）70%σuts, 5479cycles;（c）55%σuts, 66839cycles;（d）50%σuts, 463531cycles

4 结 论

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防控财政金融风险 促进形成金融与实体经济良性循环——财政部驻湖南专员办扎实开展财政金融监管的做法和成效肖 翔6-29

(2) 不同应力水平下，碳纤维复合材料剩余刚度退化的阶段界限特征显著度不同。疲劳前期阶段，低应力下的疲劳失效模式表现为单一型，即基体开裂，而高应力下的疲劳失效模式表现为混合型，即基体失效和界面脱粘。

中国是世界上自然灾害频发的国家之一，每年的农业受灾面积达数亿亩。长期以来，农民“靠天吃饭”的问题都未得到有效解决，而完善的现代农业保险体系正是解决这一难题的关键所在。目前，我国的农业保险主要以政策性保险为主，商业性保险为辅。这既是历史的选择，也是实践的结果。据中央财经大学保险学院院长李晓林介绍，政策性农业保险是市场经济国家扶持农业发展的通行做法，具体来说就是以保险公司市场化经营为依托，政府通过保费补贴等政策扶持，对种植业、养殖业因遭受自然灾害和意外事故造成的经济损失提供的保险。

由图6(a)～(e)可见，疲劳加载的初始阶段，刚度退化较明显。当循环次数超过全寿命的10%～15%后，刚度相对稳定。疲劳后期阶段，刚度退化较明显。为比较不同应力水平对疲劳损伤特性的影响，需对各条件下的疲劳寿命归一化。图6(f)为不同应力水平(80%，70%，55%，50%)下的剩余刚度退化规律。可以看出：(1)不同应力水平下，剩余刚度的退化程度不同。疲劳前期阶段，低应力下的刚度退化较明显，而高应力下的刚度退化程度较低。究其原因，低应力水平下，疲劳前期阶段的失效模式主要为基体弥散开裂。裂纹的萌生和扩展导致刚度显著下降。当基体裂纹达到饱和状态时，开始进入疲劳中期阶段。高应力水平下，基体裂纹饱和程度较低，未出现弥散型开裂现象，所以疲劳前期阶段的刚度退化较低。(2)不同应力水平下，剩余刚度退化的界限特征显著度不同。低应力下，疲劳前期与中期阶段界限相对明显，而高应力水平下的阶段界限相对模糊。原因是疲劳前期阶段，低应力下的损伤模式为单一型，即基体开裂；高应力下的损伤模式为混合型，即基体开裂、纤维断裂及界面脱粘等。(3)不同应力水平下，疲劳中期阶段的寿命比随应力水平的增加而降低。究其原因，疲劳中期阶段，低应力水平下的纤维断裂分散程度较高，当纤维充分断裂时，层合板出现疲劳失效。高应力水平下，纤维断裂较集中，导致纤维承载的周期较短，所以中期阶段的寿命比相对较低。

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(1) 不同应力水平下，碳纤维复合材料疲劳剩余刚度下降的程度不同。疲劳前期阶段，低应力下的基体弥散开裂，导致裂纹饱和度高，刚度退化较显著，而高应力下的基体裂纹饱和度较低，刚度退化不明显；疲劳中期阶段，低应力下的纤维承载能力较强，刚度较稳定，而高应力对纤维损伤较大，刚度退化较显著。

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一天，主任突然宣布，李萍他们这些临时工都被辞退。正式工都发不下来工资了，哪里还顾得上这些临时工。没了工作，别人都在骂娘。李萍早看好的项目，第二天她就在家附近摆了个缝纫摊，给人裁裤边、修拉链，顺带还改改衣服。机会总是青睐有准备的人。那几年街上裁裤边的摊位少，李萍的手艺好，接到的活儿也多。生意慢慢安稳下来，一个月的收入，比上班时还要多几倍。没过两年，听说肥料厂垮了。临时工又怎样，正式工又能怎样，最终不都是个丢饭碗。还是凭自己的手艺，永远不会失业。

在小学体育教学活动中，前庭运动觉的输入刺激项目，可以选择“青蛙蹬”、“抱球平衡”、“脚跟对脚尖走”、“飞机俯卧滑”等游戏式的体育活动。这些前庭运动觉的游戏刺激，可以较好地协调学生的前庭失衡问题，有效地控制和协调自身的肌肉紧张度。促进他们用自我的前庭器官控制自身的头和身体的方向，从而缓解学生在阅读、玩球、画线等方面的学习困难问题。

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动脉硬化是导致慢性肾衰（ESRD）患者心血管疾病（CVD）患病[1-2]及死亡[3-4]的重要原因。ESRD患者生存率明显降低[3-5]。肿瘤坏死因子弱凋亡诱导因子是肿瘤坏死因子超家族的一员，目前研究较多的sTWEAK受体是成纤维细胞因子14（Fn14）[6-9]。sTWEAK与受体Fn14结合可参与动脉粥样硬化过程[10]。本研究意在评估透析患者的sTWEAK水平，评估sTWEAK在透析患者动脉粥样硬化中的作用。

为了经济有效地确保巷道稳定，建议各矿根据自己的岩体条件及地压，对巷道稳定性实施分类。各矿山的Ⅲ～Ⅴ类岩体，可以参照如下描述分4类，即：岩性较好、地压不大的巷道不支护；岩性稍差或可能因开采而出现微弱拉应力区，但最大拉应力不会超过岩体单轴抗拉强度的20%，且基本不太产生开裂的巷道，素喷5～8 cm混凝土支护；岩性较差或因开采地压而只出现分布不密集裂纹的巷道，锚杆条网喷浆支护；会普遍产生较大的受拉区，且最大拉应力超过岩体单轴抗拉强度的20%，或密集分布的裂纹将岩体切割成小块的巷道，应锚杆方网喷浆支护。

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