平流层飞艇是一种运行在20km左右高空的可控飞行器,具有长期定点驻空、载荷量大、重复使用等特点,在军民领域都有重要应用前景。作为飞艇重要组成部分,蒙皮材料具有高强轻质、低氦渗漏、耐低温等特点。然而蒙皮材料在制作或安装使用过程中易产生内部缺陷或造成撕裂损伤,将影响飞艇的使用、安全及寿命。本文对一种新型平流层飞艇蒙皮材料的撕裂力学特性进行了研究。首先研究了蒙皮材料试件夹持段的加固方法,再进行单轴拉伸试验得到了材料基本力学参数;接着进行单双轴中心切缝撕裂试验,研究了四种因素对蒙皮材料撕裂性能的影响;最后采用撕裂理论对试验结果进行了分析。具体内容如下:首先,蒙皮材料在拉伸过程中常出现夹持段断裂或滑移,因此选用三种加固材料、六种粘结剂对试件夹持段进行加固处理。结果表明,加固材料选铝片,粘结剂选3M胶为最优加固方案。对双轴撕裂试验试件夹持段进行了加固处理,结果表明加固方案有效可行。然后对加固后的蒙皮材料进行了单轴拉伸试验,并对应力应变曲线进行三段式拟合得到了材料基本力学参数。其次,对蒙皮材料进行了单轴和双轴中心切缝撕裂试验。单轴试验中选取加载速度、切缝长度和角度三个变量,采用单一变量法对蒙皮材料撕裂性能和破坏形态进行研究;双轴试验则采用正交分解法,研究切缝长度、角度及经纬向荷载比的影响。结果表明试件破坏类型有“一”型和“Z”型且切缝都沿纱线方向扩展,双轴试验还存在传力肢断裂的破坏类型。单轴试验表明,在本文加载速度范围内,蒙皮材料撕裂性能在不同加载速度下未见明显差异。双轴试验中在不同荷载比作用下,试件破坏类型不同且增大沿切缝方向的荷载可提高最大撕裂应力。蒙皮材料最大撕裂应力随着切缝长度增加而减小并且随着切缝角度的增大而增大,同时斜切缝可转化为相同等效长度的切缝进行分析。最后,采用四种撕裂理论对试验结果进行了分析。介绍了Griffith能量理论和应力强度因子准则及Thiele经验公式和应力场理论。按公式类型分为两类:幂函数形式σ_c=k₁α^n₁,对数函数形式σ_c=k₂/（1+α（n₂））。考虑试件尺寸的影响对应力场理论公式作出了修正。理论计算表明,当切缝等效长度在10mm以下,幂函数形式的理论值与试验值误差更大。当切缝等效长度在10mm至40mm,单双轴的理论解与试验结果都相近。当切缝等效长度大于40mm,只有考虑了试件尺寸影响的应力强度因子准则和修正后应力场理论与试验结果较接近。最后根据修正后应力场理论分析了切缝尖端和试件边缘的应力集中系数与切缝等效长度的关系并提出了根据切缝等效长度确定试件最小宽度的方法。