中文摘要：

为了满足聚合物基复合材料结构耐久性/损伤容限要求，对复合材料性能的评定必须包括损伤容限和损伤阻抗两个内容，而目前普遍采用的CAI实际上是对二者总体上的评定。该物理量比较含混，不能明确区分和正确评价材料的损伤容限和损伤阻抗水平。通过落锤冲击和静压痕试验探索复合材料体系对不同冲击事件的响应特性，用揭层法和对断口的观察和分析探索不同损伤状态对应的损伤机理，同时在复合材料接触理论的基础上考虑树脂基体的塑性变形和内部分层损伤，用数值方法进行理论分析，提出新的描述复合材料抗冲击性能的物理量及各种参数对其影响。在本项研究的基础上可以建立新的复合材料抗冲击性能表征体系，并从而指导高韧性和高损伤容限复合材料体系的研制，以便能在材料研制阶段就能预知是否满足高性能航宇结构的要求，同时可指导设计师进行选材。本项研究还可为建立新的复合材料无损评定方法提供基础。

结论摘要：

通过对14种复合材料体系约800个试样的冲击阻抗和含损伤层压板压缩强度试验研究，发现对同一种复合材料层压板的冲击能量~凹坑深度曲线和凹坑深度~压缩破坏应变曲线均存在拐点，其物理本质是在出现拐点后内部的分层损伤叠加面积基本上不再增加，其力学性能表现为压缩剩余强度基本上不再降低，其表观现象是表面冲击部位开始出现纤维断裂。研究还表明用CAI表征损伤容限性能的方法可能得到与实际结构损伤容限特性相反的结论，因此，提出了利用拐点附近的特性来表征复合材料层压板的抗冲击性能（包括损伤阻抗和损伤容限）的建议。同时通过理论研究给出了复合材料层压板在集中准静态压痕力作用下的损伤机理，提出了一种新的关于球形刚性压头与复合材料层压板的Hertz接触模型，发展了基于渐进损伤分析的复合材料层压板的压痕深度的预测理论。基于有限元方法与渐进损伤分析，建立了复合材料层压板在准静态压痕力作用下的损伤阻抗预测方法。损伤演变的数值模拟结果基本上反映了层压板的损伤机理，损伤阻抗及压痕深度的预测值与实验数据之间具有良好的一致性。这些成果为研究复合材料层压板的损伤阻抗提供了一种有效的分析手段，对飞机复合材料结构的选材有指导意义。