平流层飞艇因其在远程通信、科学观测及科学试验等方面具有独特的优势，在21世纪获得了广泛关注。世界主要军事大国一致看好平流层飞艇，相继制定发展计划，并开展关键技术研究和飞行验证。我国已制定了平流层飞艇的发展路线图，同时开展了能源、材料等关键技术和总体技术的研究。蒙皮材料广泛应用在飞艇的主（副）气囊、尾翼等结构中，其力学性能对飞艇结构的性能稳定和使用安全至关重要。目前国内外对飞艇蒙皮材料力学性质的研究，集中于单轴拉伸，双轴拉伸研究的非常少，同时对蒙皮材料的裂纹扩展特征及撕裂强度的研究十分缺乏。因此，本文在拉伸力学性质方面，主要通过双轴拉伸试验来研究，同时进行单轴拉伸试验，便于系统的研究认识蒙皮材料拉伸力学特征；在撕裂力学性质方面，则通过单、双轴中心切缝撕裂试验研究，结合单轴撕裂模型理论分析，以获得蒙皮材料裂缝扩展及撕裂强度特征，为平流层飞艇结构的设计与分析提供参考。　　首先，针对蒙皮材料，进行了一系列单轴单调和循环、双轴循环拉伸试验与分析，实现了对蒙皮材料拉伸力学响应特征的考察，并且结合经纬纱线力学性质、卷曲特征，揭示蒙皮材料非线性、正交异性特征产生的原因。研究表明，蒙皮材料单调拉伸破坏类型可细化为三类：倾斜串型、平行断裂型和颈缩型，均属积累损伤型破坏。双轴经纬向应力差异较大时，易造成膜面松弛、褶皱等不利变形状态。在飞艇结构设计中，可结合材料力学性质对结构应力分布进行优化，避免出现极端不均衡应力比。此外，循环荷载作用可有效减弱蒙皮材料的非线性特征，但在体现的强弱上，双轴多应力比综合响应曲面弱于单应力比应力-应变曲线。　　其次，在单轴单调和循环、双轴循环拉伸试验分析的基础上，系统研究了蒙皮材料在单轴和双轴受力下弹性常数变化规律和分布特征，深入研究了膜材弹性参数的影响因素和计算理论。研究表明，膜材双轴弹性常数主要受应力比、多应力比组合、应力比对称性等因素的影响。随名义应力比的增大，经纬向弹性模量近似形成“X”型变化趋势；应力比组合中比例数目及对称性特征均可引起蒙皮材料弹性模量近10％的起伏幅度，且组合中应力比数量越多弹性常数计算结果越稳定。因此，在飞艇结构精细设计与分析时，膜材弹性常数的确定，宜结合膜材所属部件及所处区域的受力特点，在真实应力比范围内，选取多应力比的组合。　　针对单调拉伸和双轴循环试验，首次采用弹性模量-应变关系曲线和弹性常数响应曲面方法，实现对蒙皮材料弹性常数变化规律、分布特征的深入考察。结果表明，所用方法可有效表征弹性常数的细微变化，捕捉膜材真实力学参数特征。在上述分析的基础上，分别提出基于弹性模量-应变关系的弹性模量积分中值公式及基于响应曲面的应力空间加权均值弹性常数公式。通过计算对比分析，证实了两公式的准确性和适用性。此外，以双轴应力应变关系为基础，提出并推导了膜材双轴耦合弹性模量公式，归纳分析了耦合弹性模量的变化规律。上述计算公式及推导有益补充了膜材弹性常数的计算方法。　　第三，采用中心切缝撕裂方式，对蒙皮材料的单轴和双轴拉伸撕裂性能进行试验与分析，主要考察了切缝长度、切缝倾角、加载速率、应力比例等因素对蒙皮材料抗撕裂性质的影响，得到了蒙皮材料在单轴和双轴拉伸作用下的抗撕裂承载力的变化规律，并对蒙皮材料的容许撕裂力及容许切缝长度进行了预测。对蒙皮材料单轴和双轴撕裂性质进行比较分析，发现经纬向应力比显著影响蒙皮撕裂性质，且因切缝平行方向拉力对撕裂扩展的约束阻碍作用，使双轴抗撕裂承载力出现高于单轴的情况。　　第四，在Hedgepeth细化模型基础上，引入复合材料弹性参数的偏轴转换理论，将模型应用范围拓展到倾斜切缝，进而应用Griffith能量理论，并结合试验现象，针对倾斜切缝模型推导了蒙皮材料抗撕裂强度公式。由理论推导可知，蒙皮材料的抗撕裂强度与材料的弹性参数、纱线编织密度（内因）及裂缝倾角、裂缝长度（外因）有关，是由膜材材料性质及损伤参数共同决定的。通过与其它撕裂强度理论及试验结果进行对比分析，验证了所推导理论及所得结论的正确性。　　第五，基于飞艇蒙皮材料的平纹织物结构特征，建立了具有平面纱线结构的中心切缝撕裂机理模型，模型应用了“等效纱线”及“应力集中渐变区”两个概念，分别实现模型参数的简化和应力集中区域的应力场分布的细化。运用所提机理模型实现了对不同切缝长度时经纬向蒙皮材料撕裂破坏行为特征的预测，分析了蒙皮材料撕裂扩展机理，并结合试验结果证实了模型预测的精确性。　　最后对本文的研究成果进行了总结，并指出了今后的研究方向。