缝合式复合材料夹芯板作为一种典型的热防护一体化结构,是高速飞行器的关键子系统,在其服役过程中常会受振动、噪声等动态载荷,会对夹芯板结构产生典型的拉伸、压缩行为,同时由于空气的摩擦作用,飞行器表面会产生大量热,从而导致飞行器表面的热防护结构产生热变形。为研究缝合式复合材料夹芯板在力/热载荷下的失效行为,本文开展了缝合式复合材料夹芯板在常温/高温面外拉压载荷下的失效行为仿真研究。具体工作如下:(1)开展气凝胶芯层基本力学性能试验研究。针对新型隔热材料气凝胶开展面外压缩、面内压缩及面外拉伸试验,分析其在不同载荷方向下材料的力学行为,获得其在不同方向压缩和拉伸的弹性模量并拟合出在面外压缩载荷下应力与应变的本构关系。结果表明:面外压缩时,气凝胶未发生失效,试样沿厚度方向变得更薄,应力-应变曲线呈现明显的非线性关系;面内压缩时,气凝胶沿加载方向40°呈现剪切断裂;面外拉伸时,气凝胶发生沿厚度方向的层间错位断裂,气凝胶的强度仅为0.028MPa。(2)开展静力载荷下缝合式复合材料夹芯板基本力学行为及失效研究。基于数值分析方法,通过编写缝合式复合材料夹芯板中各部分失效的子程序,分别以整体结构和局部结构为研究对象,对缝合式复合材料夹芯板在面外压缩、拉伸载荷下的失效行为进行了仿真研究。结果表明:缝合式复合材料夹芯板中缝合线的失效方式为沿面外缝合部分断裂失效,面板中与缝合线接触部分拉伸失效;局部结构仿真更能准确地表征应力在夹芯板中的应力分布且具有更高的计算效率。(3)开展力/热载荷下缝合式复合材料夹芯板基本力学行为及失效分析。分别以整体结构和局部结构研究对象,开展力/热载荷下的面外拉伸、压缩失效行为仿真研究,并给出了热传导结果。结果表明:在力/热载荷下,缝合式复合材料夹芯板结构的承载能力下降,缝合线的失效方式仍为沿面外缝合部分断裂失效,面板在与缝合线接触的位置拉伸失效,但主要为上面板发生失效;在高温环境下,气凝胶芯层起到了很好的隔热作用。