随着先进复合材料制造技术的发展和成本的降低,从飞行器的次结构件到主结构件,复合材料得到越来越广泛的应用。为了解金属-复合材料双层壁结构受到冰雹冲击后的损伤特性,本文采用2a12铝合金平板及T700/TDE-85复合材料层合板组成的双层壁结构作为研究对象开展了试验与数值模拟工作,并研究了不同参数对双层壁结构抗冰冲击性能的影响。本文主要研究内容包括:(1)针对金属-复合材料双层壁结构进行了冰球高速冲击试验。采用空气炮系统对双层壁结构进行4个冲击能量级别的冰球高速冲击试验,通过高速摄影仪和位移传感器记录了冰球的冲击过程以及试验件的响应过程,比较了不同冲击速度下双层板撞击点的位移和撞击点凹坑深度的变化规律,并采用无损检测技术对层合板进行内部损伤检测,发现铝合金平板的主要损伤形式为局部鼓包,复合材料层合板的主要损伤形式为分层损伤,采用各向同性铺层层合板的试验件具有较好的抗冰球冲击性能。(2)通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA对冰球高速冲击试验进行数值仿真分析,采用八节点实体网格建立试验件模型,铝板采用Johnson-Cook损伤模型,层合板采用基于Hashin失效准则的连续损伤模型,层合板的各层之间引入内聚力单元模型来模拟层合板的层间损伤。此外,使用SPH方法建立了冰球有限元模型,并采用冰的应变率相关材料模型。通过与冰球冲击试验对比撞击中心位移-时间曲线、铝合金平板变形曲线以及层合板的分层损伤形貌,验证了模型的有效性。(3)应用经过试验验证的有限元模型,改变冰球冲击能量、金属板厚度、壁板间距以及层合板的铺层方式,研究不同参数对双层壁结构的抗冰冲击响应与损伤的影响规律。本文通过对金属-复合材料双层壁结构冰冲击损伤与仿真分析方法的研究,获得了双层壁结构在冰载荷下的动态响应与损伤规律,为今后金属-复合材料组合结构的设计提供了参考依据。