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碳纤维增强复合材料由于其高比强度、高比刚度、优异的抗疲劳性及耐腐蚀性而特别受到航空航天、汽车及其它领域的青睐。随着复合材料技术的快速发展,其设计方法和制造工艺已经日趋成熟和完善。作为最常用的复合材料结构形式,层压板在实际应用中不可避免地会由于冲击、挤压或环境条件而导致结构损坏。若对出现损伤的复合材料部件都采用更换的方式来恢复结构完整性是不经济的,受损复合材料层压板的及时修理是十分必要的,胶接贴补修理是比较常用的一种修理方式,因此本文对开孔复合材料层压板及胶接贴补构型的极限强度预测和渐进损伤扩展特征进行了研究,主要研究工作如下:首先,基于连续介质损伤力学(Continuum damage mechanics,CDM)的损伤本构模型及胶层粘聚区模型(Cohesive zone model,CZM),建立复合材料层压板及胶接贴补修复结构的三维渐进损伤理论模型。自编基于三维应变损伤失效准则的用户子程序UMAT,通过ABAQUS平台调用UMAT以进行刚度折减和损伤计算。层压板的渐进损伤分别考虑了纤维、基体和分层三种损伤破坏模式,刚度退化选择非线性的折减方式;胶层的本构关系选择双线性模型,损伤起始选择混合模式载荷作用下的二次名义应力准则,损伤扩展准则选择考虑能量释放率的混合比的指数型准则。其次,采用该损伤分析模型模拟计算开孔复合材料层压板在单轴拉伸和压缩载荷下的极限承载力,通过把模拟结果和实验数据进行比较来验证损伤分析模型的准确性和有效性。在此基础上,进一步研究了孔径尺寸和开孔形状对层压板极限强度的影响。第三,进行了十字架形开孔层压板在加载比为1:1、2:1和3:1情况下的双轴拉伸实验,采用与实验相对应的有限元模型计算分析了其极限载荷和渐进损伤,通过将计算结果与实验数据对比,将损伤扩展特征与实验现象对应分析,验证了该分析模型适用于层压板在双轴拉伸载荷状态下的渐进损伤研究。并利用该模型进一步研究了矩形和正方形层压板在等比双轴拉伸下的损伤演化特征。最后,进行了层压板双面胶接贴补试样的单轴拉伸实验。建立与实验相对应的有限元模型并计算分析了两种补片贴补构型的极限载荷和渐进损伤,研究了层压板和胶层在单轴拉伸下的损伤扩展特征。模拟结果与实验数据的对比表明,损伤分析模型仍然适用于层压板双面胶接贴补构型在单轴拉伸作用下的渐进损伤分析和极限强度预测。