复合材料具有抗疲劳、质地轻、耐腐蚀等一系列优异性能,被广泛应用于航空航天、汽车制造、能源产业等领域。复合材料在制作过程中可能会出现褶皱、分层、孔洞等缺陷,在服役过程中,引起缺陷的演化,进而导致复合材料的损伤破坏。因此,研究含波纹褶皱、分层损伤等缺陷复合材料变形与损伤演化规律,对复合材料生产与服役过程中的结构健康监测具有重要的现实意义。首先,本文以预制表面褶皱作为参照变量,设计多种含不同宽高比褶皱的复合材料试件,结合声发射(Acoustic Emission,AE)与数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法互补技术监测复合材料试件压缩行为,研究不同宽高比褶皱对复合材料承载能力的影响,验证AE与DIC互补技术监测复合材料损伤过程的互补性与有效性。其次,本文对含不同大小、位置预制分层损伤的复合材料试件进行单轴压缩实验,分析分层的大小、位置等因素对复合材料损伤破坏的影响,揭示损伤过程AE信号与表面变形与应变场的变化规律。依据AE信号的聚类分析,研究复合材料分层损伤过程中力学性能、AE特征与表面变形场的相关性及复合材料分层损伤破坏机理。研究结果表明:(1)由于波纹褶皱、分层等缺陷的存在,导致复合材料的承载能力下降,当波纹褶皱宽高比为10:1时,复合材料承载能力下降约69.2%,当波纹褶皱宽高比达到5:1时,复合材料承载能力下降约81.5%;(2)分层尺寸相同,预制分层与层合板中心层之间的距离越大,层合板的承载能力越低;分层位置相同,预制分层尺寸越大,层合板的承载能力越低;(3)结合AE信号k-means聚类分析,可将复合材料压缩损伤过程的AE信号大致分为三类,其特征频率变化范围分别为0~60(低频)、100~150(中频)和200~450(高频)kHz,对应基体开裂、纤维脱粘与纤维断裂等三种损伤模式。(4)通过DIC方法获得的位移和应变场信息,反映了复合材料分层损伤过程中的微结构变形和损伤特性。AE与DIC方法互补技术,为复合材料的无损检测、损伤评估和健康监测提供了有效途径。