随着复合材料在航空航天领域得到越来越广泛的应用,复合材料板壳结构的刚度和强度特性,包括应力集中,自由边缘效应,分层破坏和失效校核已成为设计人员特别关注的一类问题。目前对于复合材料含孔结构的各项力学特性尚不能求出完全的解析解,只有可供参考的半解析解。当前随着有限元技术的兴起,发展和逐渐成熟,并在工程领域得到推广应用,已经成为解决一些复杂问题的有效办法。为此本文选用商用通用软件ANSYS对复合材料含孔板壳结构的力学特性进行了数值模拟分析。本文基于层合板的可设计性特点,综合考虑铺层角度,铺层顺序等对层合结构的影响,设计出了一种二十四层对称层合板。针对该层合板含孔结构,进行各项力学性能分析。首先,为了验证所建立的有限元参数化模型的准确性和分析手段的适用性,先简单分析了矩形含圆孔单层板在受到面内均布载荷作用下,孔边应力集中问题,并将所得的有限元数值模拟结果与现有的理论解析解对比,发现结果吻合的很好,这说明所建立的有限元模型和选用的计算方法是正确的。在此基础上分析了本文所设计层合板含孔结构孔边应力集中的现象,探讨了在受到面内沿轴向的均布载荷作用下,各铺层中的应力分布,对该层合板设计的合理性作出评价。进而重点分析孔边附近增设软化区域的情况,受同样载荷的作用下孔边应力分布。尝试当改变软化区域尺寸以及改变软化区域的分布时,孔边应力集中程度的变化,确定最佳软化范围。然后在给定误差限制的条件下,对该层合板层间剪应力重点分析,得出了层间剪切应力分布的规律,这一结论对复合材料的分层破坏的预测具有现实的指导意义。最后在最大应力失效准则和Tsai-Wu准则的双重约束下,对该层合板展开了强度失效分析和校核,对该层合板在工程实际运用中的安全特性提供了重要参考。