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复合材料层合结构作为航空航天结构的关键材料近年来广泛使用于各种航空航天结构中,并收到了良好的减重、抗疲劳、曲面外形优异等效果。随着复合材料的深入应用,对其在温度环境下的疲劳行为的研究显得必要而紧迫。首先,本文提出并建立了基于最弱环理论的层合结构静强度/疲劳寿命预测方法。从单层板强度与疲劳寿命服从Weibull分布出发,基于概率理论及最弱环理论,以层合板的每一单层作为研究对象,认为层合板是由各单层串联的环,一旦某一层发生了失效,整个层合结构便发生失效。基于该学术观点,推导建立了层合板失效概率与单层板失效概率之间的关系,即层合板失效概率与单层板特征寿命、疲劳循环以及分散系数之间的关系,结合单层板的等寿命曲线,建立了复合材料层合板的强度/疲劳寿命预测方法。引用文献中的T300/BMP316层合板在室温下的静强度/疲劳寿命试验数据,采用该方法对层合板的拉伸强度与疲劳寿命进行预测,静强度预测误差在8%以内,疲劳寿命预测误差在三倍误差带之内。其次,将最弱环理论与有限元方法相结合,提出并建立了基于最弱环理论的层合结构静强度/疲劳寿命有限元预测方法。认为单元内任意一点发生失效,则整个单元便发生失效;当失效单元扩展到整个结构无法承载时,则整个结构便发生失效。基于此,推导了单元失效概率与单层板失效概率之间的关系即单元失效概率与单层板特征寿命、疲劳循环以及分散系数之间的关系,建立了相应的有限元预测方法。引用文献中的层合板接头的疲劳试验数据,采用该方法对层合板接头的疲劳寿命预测误差在三倍误差带之内。然后,本文采用Mivehchi的温度与单层板刚度/强度公式,得到温度环境下单层板的强度/刚度与温度的关系式,并用于修正室温下的单层板等寿命曲线,即特征疲劳寿命与温度环境下应力的关系式,从而解决了温度环境下的复合材料层合板结构的强度与寿命设计分析难题。同时,为了验证本文提出的预测方法在温度环境下的有效性,本文进行了温度环境下的层合板静强度和疲劳寿命预测计算与试验验证。开展了基于T300/BMP316层合板温度环境下静强度/疲劳试验研究,得到了T300/BMP316层合板的静强度/疲劳寿命数据。采用本文提出的方法编制了ANSYS APDL程序对其静强度/疲劳寿命进行预测并与试验结果比较,静强度预测值误差都在±10%以内,100?C下的疲劳寿命预测值在1倍误差带之内,200?C下的疲劳寿命预测值在2倍误差带之内。且单元失效形式与断件吻合,证明了该方法的有效性。