碳纤维复合材料层合板具有较强的比强度和比刚度、低密度、抗腐蚀等优点,被广泛地应用于航空航天、船舶以及交通等方面。在使用维护中,结构会因飞鸟撞击及海浪的拍打产生损伤。低速冲击损伤发生概率高、隐蔽性高和危险系数大,严重影响结构的稳定性和可靠性。本文采用数值模拟与试验验证的方法,深入研究层合板的振动特性、低速冲击损伤,为改善结构的抗冲击性提供有效的解决方案。采用遗传算法优化BP神经网络,预测不同铺层结构层合板的损伤面积,为实现实时在线检测损伤奠定基础。本课题利用动态信号测试系统,获得四点简支无损层合板的模态振动特性,分析铺层结构对层合板振动特性的影响。研究发现:改变测点的位置对层合板的固有频率几乎没有影响,但铺层结构对固有频率有影响,其中45^?铺层所占百分比对固有频率影响较大。本文提出利用3D-MCT失效准则来研究层合板的动态冲击损伤。使用ABAQUS软件模拟三维实体层合板的冲击过程,根据ASTM/D7136试验标准搭建落锤式冲击试验平台并进行试验。将试验数据与有限元模拟结果进行对比分析,验证了采用3D-MCT准则模型在模拟动态冲击中的准确性和可靠性。课题设计了[0]_{1 6}、[0/90]_4s、[0/90/45/-45]_2s三种典型铺层结构层合板,基于3D-MCT失效准则模拟层合板的动态冲击损伤,揭示了层合板在冲击过程中的损伤演化机理。研究发现:冲击能较小时,层合板出现目视不可见损伤,如分层损伤;当冲击能逐渐增大,层合板出现目视可见损伤,如分层、基体开裂甚至纤维断裂。其中混合铺层结构[0/90/45/-45]_2s层合板的抗冲击性能最佳,同比纯0^?层合板的抗损伤强度最少提高了307%,比正交各向异性层合板提高了110%。在冲击过程中,层间损伤发生在层合板的中心位置且由内向外逐渐扩散。为了更好的分析铺层结构的层合板层间损伤面积与固有频率之间的关系,本课题采用实验和有限元结合的方法,获得含不同层间损伤面积的层合板的固有频率,并基于遗传算法优化BP神经网络来预测不同铺层结构层合板的层间损伤面积,实验数据验证了基于遗传法优化BP神经网络预测损伤面积的合理性。