橡胶基复合材料是继树脂、金属、陶瓷基体之后又一类非常重要的复合材料。由于橡胶基体的非线性超弹性特性,使得橡胶基复合材料具有大变形特征,在航空航天、轻结构建筑、油料运输管等领域有较大的应用潜力。对橡胶基复合材料这种大变形柔性复合材料开展刚度特性研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文重点研究并建立了二维平纹机织橡胶基复合材料和帘线/橡胶复合材料的刚度预测模型,并对二维矩形进气道和三维轴对称进气道鼓包结构的变形行为进行了分析。主要研究内容如下:(1)研究建立了二维平纹机织橡胶基复合材料的刚度预测模型。根据织物增强复合材料细观几何参数,选用双凸透镜纤维束截面假设,建立了二维平纹机织复合材料的代表性体积单元(RVE),对橡胶基体选用双参数的Mooney-Rivlin应变能函数来描述其力学性能,并引入周期性边界条件,在有限元软件中模拟二维平纹机织橡胶基复合材料的力学行为。结果表明,RVE单胞模型的应力-应变曲线在5%应变内可近似线性处理。将小变形时的织物增强橡胶基复合材料视为正交各向异性材料,通过有限元分析得到RVE单胞的细观应力应变场结果,并进一步计算获得了该种复合材料的工程弹性常数。(2)研究建立了帘线/橡胶复合材料的刚度预测模型。在对橡胶材料与帘线/橡胶复合材料进行单轴拉伸试验研究的基础上,对比分析了描述橡胶材料力学特性的三种本构模型。结果表明:双参数的Mooney-Rivlin模型最适合用来描述本文试验橡胶材料的力学性能。对帘线/橡胶复合材料提出了基于应变能函数表示的各向异性超弹性本构模型,推导得到单轴拉伸状态下的应力-应变关系,并给出了待定材料参数的辨识方法。利用ABAQUS提供的UANISOHYPER_INV接口进行本构模型的二次开发,并与试验研究结果进行对比,验证了本文建立的各向异性超弹性本构模型的有效性。(3)研究了二维矩形进气道和三维轴对称进气道鼓包结构的刚度特性及其影响因素。建立了二维矩形进气道的鼓包模型,选用二维平纹机织橡胶基复合材料,对不同平面形状鼓包的变形行为进行了仿真分析。根据某粒子分离器气囊鼓包结构建立了三维轴对称进气道鼓包的有限元模型,选用帘线/橡胶复合材料,仿真得到了鼓包变形后的母线形状。经与试验用纹影技术测得的变形后形状对比,二者吻合较好,验证了本文气囊鼓包有限元建模方法的正确性。对不同帘线铺设角下的粒子分离器气囊鼓包变形行为进行了仿真分析,研究了相同气压下不同帘线铺角的气囊鼓包的变形高度规律,以及相同变形高度下不同帘线铺角的气囊鼓包变形形状的差异。本文所建立的两种橡胶基复合材料的刚度预测模型,以及对二维矩形进气道和三维轴对称进气道鼓包结构的变形行为分析结果,为后续橡胶基复合材料鼓包结构的进一步设计与优化奠定了基础。