1.1　概述

纤维增强树脂复合材料从二十世纪四五十年代诞生以来，以其高强、高模、低密度、耐腐蚀及结构可设计等优点在航空航天、土木工程、车辆运输、风力发电等领域内得到大规模的应用，用量逐年上升。其中，又以玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料的应用最为广泛。玻璃纤维增强复合材料和碳纤维复合材料在为人类生活带来方便的同时，又带来了回收利用困难及污染环境等新的问题，这使人类对植物纤维的开发利用逐渐变成热点。

与玻璃纤维、碳纤维相比较，植物纤维及其复合材料具有以下性能方面的优势 ^［1］ ：①植物纤维有生态保护能力，如麻纤维生产周期短，对生长环境要求不高；②植物纤维生长过程无须农药和化肥；③植物纤维生长、加工的能量消耗少；④植物纤维对二氧化碳的吸收能力强，具有减缓温室效应的作用；⑤植物纤维使用过程无有害的游离化学物质和玻璃纤维微粒；⑥植物纤维无须化学胶黏剂，可在一步法成型中与基体材料热粘合；⑦植物纤维替代化学纤维和塑料等人造材料，可节约有限的石油资源；⑧植物纤维焚烧时无毒物排放，填埋后可生物降解；⑨植物纤维可再生循环使用。

纤维增强复合材料由于其卓越的性能正日益广泛地应用于宇航、航空、石油、化工等现代工业的结构制造中。同时，由于结构的轻型化，几何非线性因素的影响不可忽略，用线性模型替代非线性模型以得到其近似解的处理方法不能很好地反映实际系统的力学行为。因此，复合材料结构的非线性静力学、动力学分析已成为固体力学研究领域中的重要研究内容。

若要正确和有效地使用复合材料（如纤维增强复合材料），就要对其进行更复杂的分析，以便能准确地预报这些材料对外载荷的弹性或非弹性响应。科研人员对层合复合材料的力学行为，尤其是薄板的力学行为进行了大量的研究工作。此前的研究也表明 ^［2］ ，复合材料在偏轴拉伸和剪切等情况下，力学行为表现出明显的非线性，其应力—应变曲线不呈现线性。此时若仍按线性模型处理而忽略非线性因素的影响，可能会产生较大的误差，即此时非线性力学性能不能被忽略，相反，需要更好地表征和研究其力学行为，否则导致非线性的这些因素（如损伤等）将成为限制复合材料应用和进一步推广的瓶颈。在研究其非线性力学行为之前，需要清楚在应力作用下其内部的机理，复合材料的非线性多数情况下是由损伤引起的，而复合材料的损伤是一个复杂的逐渐损伤过程，纤维增强复合材料层合板的损伤过程，一般包含多种破坏模式，如基体开裂、纤维断裂、纤维抽拔、纤维与基体界面脱粘和分层等。这些损伤模式往往接连出现或在某个损伤区域内同时出现。从理论上揭示复合材料的渐近损伤过程，也就能构建其非线性的本构关系，这是复合材料领域研究的一个重点课题。

复合材料非线性力学行为的研究目前多见于传统碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料，而国内外对于植物纤维增强复合材料非线性力学行为的研究鲜见报道，针对植物纤维非连续、短、加捻等特点进行复合材料非线性力学行为研究的论文更是不多。本书对植物纤维增强复合材料非线性力学行为展开研究，必将对植物纤维复合材料力学理论体系的拓展做出贡献，具有重要的理论研究价值。本书的研究也将为植物纤维复合材料的设计和制造提供科学依据，为预测复合材料非线性力学行为提供一个准确合理的计算工具，为分析复杂结构件的非线性力学行为提供合理的构筑渠道，具有一定的实际应用价值。 fOZczb4i+ydEXkuQFC+I978VbJf6SmaXlbNXnfwZ8UZpmKmvpN7EHBkmvq6f1xJt