GLARE层板(Glass Fiber Reinforced Aluminium Laminates)因其优异的疲劳性能和高的损伤容限,是飞机机身、机翼蒙皮等结构的重要选材。界面分层作为该材料的主要失效模式,是决定其综合性能的主要因素。目前国内外学者已将I型层间断裂韧性作为表征层合板材料界面性能的一项重要指标。然而,GLARE层板界面失效机制复杂,尚未有合适的测试方法能有效评价其I型层间断裂韧性。本文在深入探索GLARE层板界面断裂性能的基础上,提出采用双悬臂梁法(Double Cantilever Beam,DCB)和单悬臂梁法(Single Cantilever Beam,SCB)分析层板的界面断裂行为,探索双悬臂梁法用于评价GLARE层板I型层间断裂韧性的不足以及单悬臂梁法的可行性及准确性。首先,本文采用双悬臂梁法开展GLARE层板I型层间断裂韧性研究。通过理论计算-有限元仿真-双悬臂梁试验三者结合的方式,研究了不同铺层GLARE层板在双悬臂梁法I型层间断裂韧性试验时不同加载速率(1mm/min、5mm/min和10 mm/min)条件下的失效行为和界面断裂性能。研究结果表明:GLARE层板双悬臂梁法I型层间断裂韧性试验产生I型/II型混合界面断裂失效,界面断裂韧性值偏大。另外,加载速率在1mm/min-5mm/min时对GLARE层板界面断裂韧性无较大影响,当其增加到10mm/min时影响显著,导致试验结果无法准确反映层板的I型层间断裂性能。此外,有限元仿真结果表明,纤维层存在面内剪切破坏,即产生一定程度的II型层间断裂,验证了双悬臂梁试验关于I型/II型混合界面断裂失效的结论。同时,理论计算结果表明,在裂纹扩展初始阶段,双悬臂梁试验和理论计算界面断裂韧性值基本吻合;随着裂纹长度扩展,界面断裂韧性的试验值和理论计算值误差逐渐变大,且其与裂纹长度之间符合线性函数的关系。随后,本文采用有限元仿真和单悬臂梁试验结合的方式开展了GLARE层板I型层间断裂韧性研究。基于自行设计加工的试验夹具,在研究纤维铺层方式和加载速率对于该材料I型层间断裂性能影响的基础上,重点探索了单悬臂梁法用于评价该材料I型层间断裂性能的合理性及准确性。研究结果表明,采用单悬臂梁法试样发生纯I型层间断裂,界面断裂表现为粘着失效和内聚力失效混合的断裂失效模式。另外,在加载速率为1mm/min-5mm/min时,GLARE单向和正交层板均可获得合理有效的I型层间断裂韧性。有限元仿真结果表明,纤维层无面内剪切破坏,单悬臂梁试样产生纯I型层间断裂,与试验现象基本吻合。最后,为了进一步从力学原理和失效形式上论证单悬臂梁法评价GLARE层板I型层间断裂韧性的合理性及准确性,本文分别基于Al/Epoxy/Al层状材料和GLARE3/2层板对比研究了双悬臂梁法和单悬臂梁法。研究结果表明,在初始加载阶段,载荷和加载点位移之间呈现近似的线性关系。随后,当载荷达到最大值后,裂纹开始扩展。双悬臂梁法的载荷迅速下降,裂纹以不稳定模式迅速扩展。相比之下,在稳定模式下,单悬臂梁法载荷下降缓慢。另外,对于Al/Epoxy/Al层状材料,双悬臂梁法和单悬臂梁法所得界面断裂韧性的一致性证明了单悬臂梁法用于评价层合板材料I型层间断裂韧性的可行性。因此,相比于双悬臂梁法,单悬臂梁法因具备裂纹稳定扩展、单一界面断裂失效的优势,可以作为评价GLARE层板I型层间断裂性能的可靠方法。