基于粘聚区模型的扩展有限元法是分析层合复合材料结构失效问题的一种很有前景的方法。目前的研究工作侧重于该模型在界面失效问题的应用研究，而对模型本身存在的精度、收敛性问题及层内失效、多损伤失效等关键技术问题缺乏研究。针对这些关键技术问题，通过理论与试验研究，完成的主要工作包括：（1）构建了基于NURBS曲面的高阶扩展有限元模型，用于模拟层合复合材料结构的层间分层损伤的扩展过程，有效地实现了粘聚力分布从粘聚区到完全失效区的平滑过渡，增大了粘聚区模型所需的最小网格尺寸；（2）构建了预测不同铺层间断裂韧性的细观模型，建立了离位增韧和Z-PIN增强复合材料结构的界面失效分析的试验与仿真技术；（3）从复合材料层内损伤失效的细观机理出发，结合层内损伤的失效判据，建立了基于层内损伤模式的粘聚区扩展有限元模型，该模型不仅可用于模拟层内拉伸失效模式，也可用于模拟层内压缩载荷所致的剪切破坏失效模式；（4）根据复合材料层内损伤与层间损伤相互耦合的细观机理，建立了多损伤耦合的扩展有限元模型，并采用该模型对复合材料加筋壁板的冲击后轴压破坏试验进行了仿真，探究了其冲击失效机理及冲击后压缩损伤扩展机制，为飞机结构中复合材料加筋壁板的损伤容限设计和对比选型提供设计建议。 2100433B