近年来随着航空技术的高速发展,先进复合材料在航空结构中的应用越来越多,飞机风挡就是一种高强度的复合材料。风挡材料是一种层合玻璃,它是由较大弹性模量的透明材料和较小剪切模量的软胶层层合而成,并且各层材料之间热膨胀系数也有很大的差异。由于飞机飞行环境和飞行状态等因素影响,飞机风挡会有比较大的温度变化,使风挡层间产生剪切损伤;受到飞鸟冲击等荷载作用。因此层间变形协调性、冲击性能、以及结构可靠性设计的研究就具有重要的意义。本项研究就是针对异质性叠层结构飞机风挡在服役工况下的外界条件,以单种材料的基本性能为基础,通过计算机模拟的方式预测飞机风挡整体结构和层间结合面上的一些基本性能和它在服役工况下的性能。具体内容如下:以测试弹性模量、剪切模量、热膨胀系数的物理试验为基础,利用有限元软件ABAQUS实现其试验过程的模拟分析,通过程序设计实现了对飞机风挡的弹性模量、剪切模型和热膨胀系数的预测。根据服役工况,对叠层结构飞机风挡在计算机上进行热力耦合分析,预测出了它在服役工况下最容易发生损伤和破坏的位置,以此表征飞机风挡剪切行为的变形协调性。参考拉伸试验,在拉伸荷载作用下,实现了对飞机风挡在发生断裂前,层间结合面上应力应变响应对应关系的预测。利用临界失效能量判据,针对风挡在法向荷载作用工况下,通过模拟分析和程序设计,计算得到不同跨度和厚度的层合结构,各层的最大吸能量和层合板对应的强度。分析临界失效状态下不同跨度和厚度临界失效集中力、临界失效位移、最大吸能量和板的强度的对应关系,提出对层合板结构优化的设计方向。根据标准冲击试验,通过动态冲击模拟对飞机风挡冲击韧性值进行了预测。通过有限元软件ABAQUS利用围线积分的方法预测了无机玻璃和有机玻璃在Ⅰ型、Ⅱ型开裂方式下的断裂韧性值。