题目：纤维增强层压复合材料裂纹扩展仿真与试验研究

平流层飞艇作为一种可操纵的轻于空气的飞行器，具有对地观测、高空侦查、通信中继、空中应急预警等诸多领域的应用优势，被越来越多的用于民用与军事领域，使得其再度成为世界各国研究的热点。平流层浮空器的关键主体结构是气囊，而气囊的核心是轻质高强且耐候优良的蒙皮材料。蒙皮材料撕裂破坏是临近空间飞行器的主要失效形式，恶劣的服役环境以及短时间内产生的较大温致压差会导致蒙皮材料的初始裂纹或缺陷剧烈扩展而破坏。因此，研究蒙皮材料的撕裂破坏机理对优化材料设计、提高其抗撕裂性，以及对临近空间飞艇在复杂载荷状态下的结构布局设计具有重要意义。

本文以纤维增强层压复合材料为研究对象，通过仿真与试验两方面对带有I型初始裂纹的复合材料裂纹扩展进行研究，主要进行了以下的工作：（1）阐明蒙皮复合材料的撕裂扩展机理；（2）利用ABAQUS对蒙皮复合材料进行宏观与细观的三维有限元建模，并利用模型对蒙皮复合材料最可能扩展路径进行动态仿真，计算其应力强度因子；（3）采用数字散斑法，对不同参数、载荷下蒙皮材料试样进行拉伸撕裂破坏试验，观测撕裂过程的不同。并通过试验结果的研究对仿真过程进行修正。研究蒙皮材料宏观参数对其撕裂扩展的影响规律，以便为蒙皮材料设计和临近空间飞艇结构布局设计提供依据。