● 摘要
复合材料层压板具有优异的刚度和强度性能、明显的减重效应、可设计性以及抗疲劳性能，越来越广地用于航空航天领域。然而，其层间性能弱，易受冲击损伤，尤其是低速冲击损伤造成的威胁最大，这是因为低速冲击产生表面目视不可见的内部损伤，这些损伤严重影响了结构的性能和剩余强度。所以复合材料层压板的设计中一般采用保守设计，但这影响了复合材料的减重效果，制约了复合材料性能的充分发挥，所以有必要对低速冲击损伤下复合材料层压板剩余强度进行研究。
本文根据低速冲击下CCF300/QY8911和CCF300/5428复合材料层压板超声C扫描检测和热揭层检测试验对冲击后损伤进行了研究，根据损伤大小和Papanicolaou宏观唯象法、Soutis开孔等效法和Chen开孔等效法，预测含低速冲击损伤层压板的压缩强度，并与试验得到的冲击后压缩强度对比，验证理论模型的适用性；分析了纤维断裂、基体开裂和层间分层等的损伤形式与分布规律，基于开孔等效的方法，提出了复合材料层压板的低速冲击损伤开孔等效模型，并应用渐进损伤分析方法，在ABAQUS有限元软件中的UMAT子程序嵌入对应的失效准则和退化模型，分析了其损伤扩展过程和失效机理，实现了低速冲击下复合材料层压板压缩强度的预测，并从冲击后压缩强度的预测精度角度上，比较了各损伤开孔等效模型的适用性；根据Shokrieh的疲劳渐进损伤方法，建立了AS4/3501-6复合材料孔板的压-压疲劳渐进损伤模型，并与试验结果对比，验证了该方法的可行性，能够结合开孔等效的方法，预测低速冲击下复合材料层压板的疲劳寿命。