复合材料凭借其优越的使用性能、结构和功能的可设计性,成为航空航天、汽车、船舶等众多产业的首选材料之一。其中,树脂基复合材料更是结合了聚合物基体和增强纤维的优势,满足高强度、低质量、低成本以及结构功能一体化的使用要求,吸引了诸多行业的关注,使得复合材料在工业化生产阶段的使用率以很快的速度持续增长。然而,热固性树脂基复合材料在使用过程中存在着一些缺点,如韧性差、抗冲击损伤能力不足等。虽然热塑性树脂具备良好的韧性及物理性能、可反复使用、成型时间短,热塑性树脂却很少涉足结构复合材料领域。究其根本原因,熔融状态下的高粘度直接限制了热塑性树脂基复合材料的纤维含量。此外,作为结构中不可或缺的复合材料层合曲梁也主要以热固性树脂为基体,通过热压灌、模塑传递成型等方法制备而成。本文围绕环状对苯二甲酸丁二醇树脂(Cyclic Butylene Terephthalate,简称CBT),建立了热塑性树脂基复合材料制备体系,并将二次成型方法引入热塑性树脂基复合材料层合曲梁的制备中,在此基础上对复合材料、曲梁的力学性能进行了较为全面的研究。具体工作如下:研究了 CBT在催化剂作用下的开环聚合反应过程的流变行为。利用流变实验对聚合反应开始与结束进行监控,讨论了温度、二氧化硅纳米颗粒添加量对流变行为的影响。引入“浸润区间”概念,从粘度角度表征了复合材料成型过程的纤维浸润质量,分析了各变量对于“浸润区间”的影响。在此基础上,提出了考虑温度、添加颗粒效应下CBT开环聚合过程的粘度方程。对不同温度下的聚合过程进行了热学性能表征,分析了纳米颗粒的添加对于复合材料的动态热机械性能的影响。在掌握对CBT聚合特性的基础上,采用原位聚合法,利用热压工艺,建立了基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(Poly Butylene Terephthalate,简称pCBT)的热塑性树脂基复合材料制备体系,在充分保证纤维浸润质量的基础上,纤维体积含量可达70%。利用热成型方法,对该热塑性复合材料进行了二次成型工艺的开发。设计了切实可行实验室用热成型模具,成功制备了复合材料层合弯曲梁,并研究了温度、加热时间、压力对于成型试件的影响。研究了平板层合复合材料的抗冲击性能,给出了不同冲击能量下的破坏模式。利用位移、速度、接触力以及能量的时间变化曲线,深入分析了侵入破坏和穿透破坏的特点。研究发现,随着铺层数的增加,复合材料在冲击过程中吸收的能量也随之增加。引入四点弯曲实验方法,对复合材料层合曲梁弯曲部分的力学强度进行实验分析,讨论了不同加工参数对曲梁强度的影响。利用商业有限元软件ABAQUS模拟了四点弯曲实验过程,模拟结果与实验结果吻合效果较好。对引入弹性地基后弯曲梁承受外载过程进行了理论分析。考虑了弯曲梁的曲率变化,给出了周向、径向应力的数值解。通过将径向载荷处理为层与层之间的相互作用力,并利用位移、径向应力连续边界条件求解层合弯曲梁的应力分布情况,从而将该计算方法推广至多层、不同材料组成的层合弯曲梁结构的分析计算中。给出了复合材料层合曲梁在外力载荷下的层间应力大小,为层间强度提供了有效方便的计算方法。