复合材料由于具有高比强度和高比模量的特点,近年来在航空航天和汽车等领域的应用越来越广泛,是一种非常有应用前景的工程材料。但是,复合材料也有一个很大的缺点,即受冲击后容易发生分层失效,从而威胁复合材料飞机/汽车结构安全。因此,简单可靠的测试复合材料层间断裂韧性的方法对复合材料结构的强度分析和设计非常重要。本文研究的复合材料分层行为主要集中在I型和I/II混合型分层。事实上,美国ASTM协会针对这两种分层形式已经形成了相对完善的测试标准（D5528/D6671）,但是,这两个标准所提供的测试方法均在不同程度上存在一些的不足:1)D5528标准针对I型层间断裂韧性推荐双悬臂梁（DCB）试样,并提供了MBT,CC和MCC三种数据处理方法,在试验过程需要实时记录力、位移以及裂纹扩展长度。然而,裂纹长度的测量给试验带来了许多麻烦并引入了人为误差的影响,除此之外,该方法很难应用于环境箱内的高低温DCB试验。2)D6671标准推荐了混合模式弯曲（MMB）试样测试I/II混合型层间断裂韧性,采用Kinloch等人的I/II混合型公式计算断裂韧性,但该公式中含有三个弹性常数,需进行额外的试验测量这三个材料常数,从而令单纯的层间断裂韧性测试变得复杂。为了简化I型和I/II混合型层间断裂韧性的测试方法,本文开展了以下三个方面的工作:（1）提出了测试DCB试样层间断裂韧性的双柔度法。该方法是建立在高精度的能量释放率和柔度公式的基础上的,通过获取DCB试验过程中的加载和卸载柔度以及各自所对应的裂纹长度,便可以很方便地通过DCB试样的力位移曲线计算裂纹扩展过程中的裂纹长度和层间断裂韧性。采用双柔度法得到的结果与采用ASTM标准的结果基本一致。除此之外,本文还验证了双柔度法在低温环境下的DCB试验中的应用。研究表明:双柔度法不需测量裂纹扩展长度的特点有力地克服了低温环境下ASTM D5528的局限性。（2）采用双柔度法研究了编织复合材料局部非稳态扩展的静态和动态裂纹扩展。本文发现编织复合材料DCB试样在分层时会发生不稳定的裂纹快速扩展现象,因此,采用准静态编织复合材料DCB试验研究动态分层问题。借助双柔度法以及高速摄像机,对裂纹快速扩展过程中的裂纹扩展速度、梁振动动能和材料表面能密度进行了定量的分析。研究发现:裂纹快速扩展过程中的断裂韧性小于静态情况下的断裂韧性。（3）针对D6671标准需要额外测量材料特性的不足,提出了MMB试样混合型层间断裂韧性测试的应变与柔度混合法。本文提出了两种应变与柔度混合法:1)MMB试验和额外的粘贴了应变片的DCB试验一起进行;2)在MMB试样上粘贴应变片,并在试验过程中借助数字图像相关（DIC）技术,记录纯I型裂纹张开位移。两种方法都是为了获得材料的弹性模量E₁₁和材料相关常数χ以便获得层间断裂韧性。该两种方法得到的层间断裂韧性与根据D6671得到的结果相对差别小于5%。综上所述,本文主要针对I型和I/II混合型层间断裂韧性测试标准的不足,提出了测试DCB试样的双柔度法和MMB试样的应变与柔度混合法,采用这些方法获得的层间断裂韧性与采用相应的ASTM标准获得的结果一致,但是这些方法克服了ASTM标准的不足,更为简单,具有更广泛的应用。