纤维增强铝合金层合板是一类新型的轻质结构材料,它兼顾了铝合金以及复合材料的优越性。其综合力学性能优于铝合金,特别适合用作飞机机身蒙皮材料,其特点是轻质、高强、良好的导电性、优良的抗冲击性和损伤容限性能。而且还可通过对铝合金层和复合材料层的厚度、铺层数量及对纤维铺层方向的改变来实现铺层结构的最优化。但是,若将此类材料引入飞机的主承力结构,则需要其具备更大的厚度,并能够承受更加复杂的飞行载荷。鉴于玻璃纤维增强铝合金层合板优异的抗疲劳裂纹扩展性能,以及未来在飞机主承力结构的应用前景,本文设计和制备了比GLARE层合板组分材料与整体厚度更大的新型玻璃纤维增强铝合金层合板,并对其在拉-拉与拉-压循环加载下的疲劳裂纹扩展行为进行了试验与理论研究。采用真空热压罐技术,以1mm厚2024-T3铝合金板与玻璃纤维预浸料为组分材料,实现了3/2结构与2/1结构两类玻璃纤维增强铝合金层合板的制备。在本文的第2章,给出了具体的工艺过程和工艺效果。并在拉-拉与拉-压循环加载下,进行疲劳裂纹扩展试验。结果表明:3/2结构层合板性能优于2/1结构层合板。与基体铝合金单板相比,在相同的加载条件下,3/2结构层合板试件疲劳裂纹扩展寿命提高80~100%左右,2/1结构层合板试件疲劳裂纹扩展寿命提高20~50%左右。2024-T3铝合金单板具有明显的应力比效应,但压载荷效应并不明显;而玻璃纤维增强铝合金层合板应力比效应与压载荷效应均很明显。为了正确预测纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展行为,使模型能够反映各组分材料有效载荷的变化,裂纹尖端塑性行为,以及疲劳裂纹扩展的应力比效应与压载荷效应,在本文的第3章,将增量塑性损伤理论与二维弹塑性有限元方法相结合,提出了以塑性区尺寸作为驱动力参数的疲劳裂纹扩展速率预测方法。并通过该方法预测了拉-拉与拉-压循环加载下2024-T3铝合金单板的疲劳裂纹扩展速率,给出了铝合金疲劳裂纹扩展的应力比效应与压载荷效应统一解释。在本文第4章,提出了纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展二维参数化建模方法。使用Python语言编程,基于大型有限元软件ABAQUS平台实现参数化建模,通过引入裂纹桥连模型与增量塑性损伤理论,实现了自动化建模、桥连应力的施加与求解、疲劳裂纹扩展与分层扩展预测。通过该程序预测了拉-拉与拉-压循环加载下玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展速率,分析了不同铺层结构对玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展与分层扩展性能的影响规律,指出了总厚度一定的条件下,进一步改善层合板结构抗疲劳裂纹扩展性能的途径。通过该参数化建模与计算程序,在本文第5章,进一步分析在拉-拉与拉-压加载下玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展的应力比效应与压载荷效应机理及分层扩展、桥连效率的变化规律。分析结果表明:在拉-拉加载下,含热残余应力、铺层结构相同的玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳裂纹扩展的应力比效应主要由铝合金层裂纹尖端正向塑性损伤的差异引起;在拉-压加载下,压载荷效应主要源于铝合金层裂纹尖端的反向塑性损伤的增加。