短切碳纤维增强复合材料在循环载荷作用下的损伤演化过程，是评估其长期服役性能的重要依据。与传统金属材料不同，短切碳纤维复合材料的疲劳损伤呈现出多模式、渐进式的特征。在疲劳试验中，可以观察到三个明显的损伤阶段：初期快速损伤阶段、稳定扩展阶段和最终失效阶段。
在初期阶段（通常为总寿命的10-15%），短切碳纤维复合材料内部主要发生基体微裂纹和界面脱粘。声发射监测数据显示，这一阶段的累积能量释放量约占总量的30%。值得注意的是，短切碳纤维的加入显著改变了裂纹扩展路径，裂纹在遇到纤维时会发生偏转和分支，这种机制有效延缓了损伤的快速发展。在应力水平为极限强度40%的条件下，短切碳纤维增强环氧树脂的裂纹扩展速率比纯树脂低两个数量级。
随着循环次数增加，损伤进入稳定扩展阶段。这一阶段以纤维-基体界面渐进失效为主要特征，表现为界面剪切强度逐渐下降。通过原位显微镜观察发现，界面损伤首先发生在纤维端部，然后沿着界面扩展。在这一过程中，短切碳纤维的拔出和断裂开始出现，但损伤程度与载荷水平密切相关。在中等应力水平（极限强度的50-60%）下，材料可以在这一阶段持续其寿命的70%以上。
最终失效阶段通常发生得很突然，这是由于内部损伤积累到临界点后引发的连锁反应。在这一阶段，多个损伤区域开始连接形成主裂纹，材料刚度急剧下降。实验表明，短切碳纤维增强复合材料的疲劳极限通常为其静态强度的25-35%，这一比例明显高于短纤维增强材料（15-25%）。
环境因素对短切碳纤维复合材料的疲劳性能有显著影响。在湿热条件下，界面性能退化速度加快，疲劳寿命可能降低50%以上。紫外老化则主要影响表层材料，在室外暴露1000小时后，材料的疲劳强度保留率降至80%。针对这些挑战，开发了耐环境界面体系和表面防护涂层，能够在恶劣环境下保持稳定的疲劳性能。
