平流层飞艇在生态保护、水文监测、城市规划、高空预警与侦查、卫星中继等军用和民用方面都有巨大的价值。为了加快平流层飞艇的相关技术推进,我国制定了一系列的相关发展规划。为了保证平流层飞艇发挥最大效能,艇体需要做的很大,并且其工作环境平流层复杂多变,需要性能更高的新型蒙皮膜材才能满足使用要求。本文以多种新型飞艇蒙皮织物膜材为研究对象,开展单轴拉伸、单轴循环、双轴拉伸、双轴剪切、DIC数字散斑技术等试验,对膜材进行全面的试验分析,综合利用理论模型对试验数据展开深入研究,同时对单、双轴试验异同、不同测量方式的差异进行了对比。首先,依据行业标准对膜材Uretek5876进行单轴拉伸强度试验和单轴循环试验,探究了不同形状、尺寸的试件对单轴强度和破坏形态的影响;验证了层合板正交各向异性理论对织物膜材的适用性和预测的准确度。其次,介绍了DIC数字散斑技术的基本原理和数学模型,提出了一种新的制作散斑的方法—水转纸散斑,对水转纸散斑和喷漆法散斑这两种散斑制作方法进行了对比,并对差异进行了分析。在四种不同类型的膜材上验证了水转纸散斑的有效性,同时得到了这四种膜材在拉伸、剪切试验中初始、中段、末段三个过程中的应变场。再次,进行膜材4297E双轴拉伸试验,选取七种基本应力比组合的基础上,同时考虑6种高应力比和3种低应力比,测得各应力比状态下弹性模量,通过单轴循环试验和DIC数字散斑技术测得膜材4297E的弹性模量和泊松比,进行了单双轴试验测得弹性常数的对比。最后,对新型飞艇蒙皮膜材4494ET进行了0.5 kN/m、1 kN/m、1.5kN/m、2 kN/m、2.5 kN/m五种剪应力下的剪切循环试验,得到了剪应变加载时间变化曲线、剪应力-剪应变曲线、剪切模量;使用DIC数字散斑技术测得了剪切应变场,对于分析褶皱发展和结构变形具有重要参考价值。对单、双轴两种不同试验方法得到的剪切模量进行对比和分析。