纤维金属层合板(Fiber Metal Laminate,简称为FML)是一种经过金属薄板以及纤维增强复合材料交替铺设后,加压固化而成的混杂复合材料层合结构。由于其结合了金属和纤维增强复合材料的优越性能,因此具有高疲劳容限,抗冲击性能好,低密度,抗腐蚀好等优点。目前这种层合结构已经被广泛用于空客系列和波音系列的飞机结构中,并且在航空、航天、船舶以及交通中都有广阔的应用前景。结构在运行和维修中会受到冰雹、飞鸟、跑道碎片以及维修工具的敲击,会对结构造成损伤,而这些损伤又对结构本身的安全使用造成严重的影响。因此,为了满足此类结构在设计中稳定性及其安全性的要求,抗冲击性能已经成为结构设计的重要标准之一。由于复合材料的冲击损伤形式和失效过程的复杂性,目前对于FML在冲击过程中的损伤演化过程分析还有待于进一步深入研究。鉴于以上原因,本文采用理论分析、数值模拟和试验测量相结合的手段,对玻璃纤维增强铝合金层合板(Glass fiber reinforced aluminum alloy laminate,简称为GLARE板)的冲击损伤以及抗冲击特性进行了研究,主要包括下文内容。以玻璃纤维增强铝合金层合板(GLARE)作为研究对象,建立了低速冲击的有限元模型,模型开发了用户子程序,在模拟分析过程中采用了复合材料的刚度渐进退化方法,建立了能够考虑玻璃纤维增强复合材料受到冲击时出现的纤维拉断、纤维压断、基体拉裂、基体压裂以及分层等冲击损伤形式的渐进损伤有限元分析模型。对GLARE板的抗冲击性能进行了低速冲击的试验测试。并把获得的试验结果与三维渐进损伤有限元模型对应的结果进行了对比分析,确立了所建立的有限元分析模型的可行性,获得了GLARE板的内部损伤的演化过程。同时,应用渐进损伤有限元分析模型对GLARE的低速冲击损伤行为进行了进一步分析,在全面考虑基体拉裂、基体压裂、纤维拉断、纤维压断以及分层损伤形式的情况下,给出了冲击能量、叠层顺序以及最大接触力对层合板抗冲击力学性能的影响规律,同时通过模拟计算揭示了GLARE板在冲击过程中的损伤演化机理。通过试验和有限元相结合的方法,对GLARE板的多次冲击问题进行了分析研究,确定了多次冲击的有限元分析模型。在总冲击能量相等的情况下,进一步分析了冲击次数对GLARE板在冲击过程中损伤演化的影响机理,给出了纤维铺层方式对冲击过程中最大接触力、层合板吸能特性和损伤面积大小的影响规律。利用分析多因子影响的正交试验分析手段,对GLARE板的抗冲击性能有限元计算结果进行了分析,获得了金属板厚度,叠层角度以及复合材料层数对GLARE板的抗冲击性能影响的主次关系。