碳纤维增强复合材料(CFRP)因其强度高,可设计性强等优点,已经广泛应用于军用及民用的多个领域。然而在CFRP的固化及使用过程中可能会出现多种不可见的内部损伤,为了实时监测CFRP的健康状态,以保证结构安全稳定,可以将裸光纤光栅传感器(FBG)植入其中,组成智能复合材料,对材料内部的应变及温度状态进行实时监测。但是对于复合材料而言,仅仅凭借应变与温度并不能准确的判断材料内部的损伤状态,基于能量的损伤判据才是判断复合材料内部是否含有损伤,以及损伤后的裂纹是否会继续扩展的关键。因此本文致力于建立复合材料内部裂纹处的应变与其能量释放率之间的关系,使材料能量释放率与光纤光栅传感器所监测出的应变建立联系,最终实现可以通过光纤光栅传感器得到的应变数据分析材料内部能量释放率的效果,使光纤光栅在复合材料领域的应用更加实际有效。为此,本文主要做了以下几个工作:(1)结合复合材料的力学性质特点,推导了植入光纤光栅的CFRP沿光纤方向的应变传递率,掌握了内埋光纤光栅的复合材料应变传感机制,并利用Abaqus建立相应的模型对推导结果进行验证。(2)使用双悬臂梁试验,对植入与未植入光纤光栅传感器的碳纤维复合材料单向板的Ⅰ型层间断裂韧性进行研究。通过试验数据计算出两种不同情况下材料的Ⅰ型断裂韧性,分析光纤光栅的植入对碳纤维复合材料Ⅰ型断裂韧性的影响。同时将试验过程中得到应变片与光纤光栅的监测数据进行对比分析,总结两种传感器的优劣势。(3)通过端部缺口弯曲,对植入与未植入光纤光栅传感器的碳纤维复合材料单向板板的Ⅱ型层间断裂韧性进行研究,得到了两种不同情况下的Ⅱ型断裂韧性,分析了光纤光栅的植入对碳纤维复合材料Ⅱ型断裂韧性的影响,同时对比研究了应变片与光纤光栅在该试验过程中监测得到的数据。(4)以Ⅰ型裂纹的无限远处承受y轴方向单向拉伸荷载的含长度为a的边裂纹的半无限大板问题为例,通过损伤与断裂力学的相关推导,建立了Ⅰ型裂纹能量释放率G与应变之间的关系。同时,为了对推导出的公式加以验证,利用有限元模拟软件Abaqus,在试件中插入内聚力模型以模拟试件中Ⅰ型裂纹的开裂过程,对推导结果加以验证。