Z-pin增韧技术是一种新颖的单面缝合技术,广泛应用于航空领域。Z-pin增韧能有效提高层合板层间韧性防止分层破坏,但增韧改变层板原有结构,层板面内性能被削弱。本文主要研究Z-pin增韧层板面内刚度和拉伸强度,从增韧层板的细观结构变化出发,分析富脂区面积、纤维弯曲角度、纤维波动面积、层板增厚等细观结构特征几何尺寸变化,通过最小二乘法拟合各细观结构特征与增韧密度、Pin直径等工艺参数的关系曲线,适当简化富脂区、纤维波动区外形形状,使用PCL语言参数化建立代表体单元。施加均匀应变边界条件于单胞模型上,按平均化的方法计算单胞结构细观应力场,根据应力-应变关系,计算层板刚度矩阵和弹性常数。0度层合板面内刚度下降最严重,降幅达16%。面内刚度预测分析各细观特征对增韧层板面内刚度削弱的影响权重,预测不同增韧密度、不同Z-pin针直径,层板面内刚度变化规律,发现:随着增韧密度增加,等效刚度下降。低密度增韧时,富脂区面积是层板面内刚度下降主因。高密度增韧时,层板膨胀增厚稀释纤维体积分数,对面内刚度下降影响增大。面内拉伸强度预测分析层板初始失效强度和极限强度。根据实际破坏情况,分别考虑基体和纤维不同的破坏失效模式,采用基于细观力学的破坏失效准则,逐个单元分项刚度退化进行预测。考虑失效基体仍有承载能力,修正刚度退化折减系数,提高预测精度。随增韧密度增加,0度层板极限拉伸强度线性下降。