碳纤维复合材料由基体材料和碳纤维增强材料组成。其中碳纤维增强体在复合材料中起主要作用，提供刚度和强度，基本控制其性能。基体起配合作用，支持和固定碳纤维，改善复合材料的性能。

　　通常情况下，除了极高的温度，一般都不考虑湿热对金属强度的影响。但复合材料结构则必须考虑湿热环境的影响。碳纤维复合材料的树脂基体是吸湿的，随着吸湿扩展，会使结构出现不同的吸湿量分布。这样，不仅会降低碳纤维的抗腐蚀阻力，还会使基体的玻璃化转变温度降低，从而引起由基体控制的力学性能，如压缩、剪切等性能的下降，影响其强度和刚度。

　　复合材料结构对湿热环境敏感，湿热环境将会影响复合材料层板的物理性能、力学性能和破坏模式。因此，在复合材料结构的选材、设计和验证过程中都要考虑湿热环境的影响。目前，在复合材料结构的“积木式”试验验证体系中已经明确提出要考虑湿热环境的影响。复合材料结构的疲劳验证过程中，需要进行充足的元件或试验试验，来确定疲劳分散性和环境影响，本文对复合材料层板环境影响下的疲劳性能研究，正是基于这个出发点，为后续复合材料结构的部件疲劳试验环境影响提供支持。

　　复合材料结构疲劳特性与金属结构的疲劳特性有较大差别。金属结构对疲劳一般比较敏感，特别是含缺口结构受拉拉疲劳时，其疲劳强度会急剧下降，但复合材料一般都有优良的耐疲劳性能。对于碳纤维复合材料层板，在拉-拉疲劳下，它能在最大应力为80%极限拉伸强度的载荷下经受10%次循环。在拉-压或压-压疲劳下，其疲劳强度略低一些，但10^6次循环对应的疲劳强度一般约为相应静强度的50%。特别是压-压疲劳下含冲击损伤试验在10^6次循环对应的疲劳强度一般不低于相应静强度的60%。由于目前复合材料结构设计许用值主要取决于损伤容限许用值，在这样的应变水平下，通常复合材料结构具有无限寿命，这就是"静力覆盖疲劳"的含义。

　　复合材料结构设计师通常利用材料的疲劳门槛值，来简化复合材料层板结构的疲劳设计过程。复合材料结构通常按照疲劳损伤无扩展的概念来进行设计。

　　选用碳纤维织物和碳纤维单向带两种类型的复合材料层板结构进行疲劳性能试验。碳纤维织物层板和碳纤维单向带层板的试验件尺寸大小相同，试验过程中，对需要进行湿热环境的试验件进行预浸，预浸过程在预浸环境箱中进行。碳纤维织物层板试验件和碳纤维单向带层板试验件分别进行标准环境下拉-压疲劳试验和湿热环境下的拉-压疲劳试验。完成10^6次循环后的试验件处理成干态并冷却至室温后，再进行剩余强度压缩试验。

　　通过试验，最终得到碳纤维织物和单向带层板的破坏载荷以及修正后的压缩强度，湿热环境和标准环境疲劳后剩余强度的对比。用ABAQUS对试件进行理论分析，根据已有的几何尺寸建立有限元模型，计算得到试验件的失效模式。理论计算得出破坏载荷与试验载荷基本一致，试验结果及分析可以表明湿热环境对碳纤维复合材料层板疲劳寿命的影响可以忽略。在碳纤维复合材料全尺寸疲劳试验中，可以忽略湿热环境对疲劳寿命的影响。