GLARE层板（Glass Fiber Reinforced Aluminum Laminates）不断扩展的应用领域使层板构件的工作环境日趋复杂,这一方面给层板的大规模、高质量制备提出了更高的要求,另一方面也给层板构件性能预测方法的准确性带来了新的挑战。然而,纤维金属层板固化后存在的残余应力会影响层板的力学性能,而目前针对残余应力特征以及其对性能的影响规律研究尚不深入和系统。本文系统地提出了结合有限元模型和光栅光纤监测试验的固化残余应力演变预测方法,得到了热压法制备GLARE层板过程中残余应力的演变过程和分布规律,研究了不同工艺条件对固化残余应力的影响,并揭示了固化残余应力对层板拉伸、弯曲、层间剪切性能的影响机理。得出的主要结果如下:（1）基于多层实体单元模型通过ABAQUS/Standard和UMAT子程序建立的3/2结构GLARE层板热压固化过程模型,实现了温度和固化度分布、应力演变、最终应力值等方面的准确仿真。研究结果表明:GLARE层板各层内的固化残余应力是热应力、固化收缩应力和机械应力耦合的结果。在固化初期,粘流态的树脂固化缓慢,各层内应力增长幅度很小;随着固化速率的提升,玻璃纤维增强环氧复合材料层（简称纤维层）的固化收缩应力逐渐超过热应力的影响并成为主体;在固化保温阶段,纤维层的应力保持稳定（约-10MPa）,随后在降温阶段由于铝合金层与纤维层之间热膨胀系数的较大差异产生了宏观残余应力。铝合金层和纤维层内的固化残余应力以纤维方向的应力为主,应力值分别约为50.3MPa和-92.5MPa,粘接层内的残余应力接近于零。各层内的残余应力在中间区域分布均匀,但同时表现出明显的边缘效应。相比于基于CLT理论的固化残余应力预测模型,考虑固化全过程的模型所得的最终残余应力值的准确度提高了约5%。（2）基于光纤光栅传感器成功实现了GLARE层板固化过程纤维层内的温度和应力演变过程监测,最终有限元模拟预测与光栅光纤传感器监测得到的GLARE-2A内纤维层残余应力的最终值分别为-92.4MPa和-81.6MPa,而在GLARE-3层板中分别为-96.7MPa和-89.6MPa。随后,基于GLARE层板固化有限元模型探究了热压和热压罐工艺因热边界条件、降温速率和加载方式不同对固化残余应力的影响。对比结果显示,对流换热边界条件是层板产生较低残余应力的主要原因,原因在于表面较低的换热效率使纤维层在固化保温阶段具备较高的温度峰值而产生较高的热应力,热应力在与固化收缩应力耦合后使保温阶段的实际应力水平降低;同时,对流换热边界条件下层板厚度方向温度梯度较低,在降温阶段产生的宏观残余应力就较小。通过降低降温速率的方式同样可以减小温度梯度以实现层板最终残余应力的降低,但在实际应用中还需要把握好产品成本与质量的平衡。而在不考虑载荷对树脂流动及层板压实过程影响的条件下,热压罐内的气体环境施加在层板侧面的压力仅能略微影响边缘应力分布,并不能使最终残余应力产生明显的变化。（3）基于力学性能试验和有限元模拟,研究了固化残余应力对GLARE层板力学性能的影响。GLARE层板铝合金层内的压应力会使层板的屈服强度出现显著的下降,且单向铺层的层板所受影响（31.8MPa）比正交铺层稍大（25.9MPa）。固化残余应力还使GLARE层板在拉伸过程中铝合金和纤维层的初始损伤载荷下降,进一步导致了抗拉强度的下降。相应地,对于三点弯曲的失效过程,纤维层内压应力的存在使层板失效时的最大挠度略有增加,对弯曲失效载荷的影响不大。对于层间剪切性能,残余应力的引入使GLARE-3和GLARE-2A的层间剪切最大载荷值分别下降约40N、15N,并且使载荷峰值后的裂纹扩展载荷降低。原因是粘接层边缘处较高的固化残余应力使层间裂纹也倾向于在层板边缘处产生,压头和边缘处裂纹的同时扩展导致层间失效载荷进一步降低;在此过程中,由于GLARE-3试样粘接层内的残余应力边缘效应更加明显,致使压头和边缘处的裂纹更易发生连接,因此其在裂纹扩展阶段的载荷值与GLARE-2A相比有更大幅度的下降。