以聚合物泡沫为夹心,玻璃纤维增强板为面板的复合材料夹层结构是一种先进结构形式,具有强度高、重量轻、稳定性好、隔音和隔热性好、耐腐蚀性强等诸多优点;因其所具有的出色的工程应用性能而被广泛的运用于建筑、航空航天与船舶领域,其所具有的高比刚度、比强度的特点使其在船舶领域的运用能够减轻船体自重,从而增加有效荷载,实现船体结构“轻量化”的目标。但其在船舶领域的应用很大程度上会受到海洋环境的制约,泡沫芯材及聚合物面板材料对于湿热环境均较为敏感,水分的浸入会对结构整体的服役寿命产生影响。为研究水分在聚合物材料中的扩散机理及其对材料力学性能的影响机理,从而为海洋复合材料夹层结构的耐久性分析与评估提供参考,本文主要针对在40℃恒温模拟海水环境条件下,以高性能PET泡沫为芯材,环氧树脂基玻璃纤维增强板为面板的复合材料夹层结构进行了以下方面的研究:(1)取不同尺寸的GFRP面板、PET泡沫及PET泡沫夹层进行吸湿实验,每隔一段时间取出试样进行重量称量,在经典菲克扩散定律的基础上对数据进行处理分析得到各个试样的吸湿曲线,以此来计算得到GFRP面板及PET泡沫的扩散系数,由于PET泡沫的吸湿曲线并不完全符合经典菲克模型,本文对其采用了一种分段函数形式的扩散系数,然后通过多物理场软件COMSOL对指定GFRP试样、PET泡沫及PET泡沫夹层结构试样的吸湿行为进行了建模分析,将理论计算得到的吸湿曲线与实验吸湿曲线进行了对比,结果表明二者吻合较好。(2)针对干PET泡沫试样及在40℃恒温海水环境条件下分别浸泡20天、32天的PET泡沫试样开展了压缩性能试验,分析海水环境及浸水时长对PET泡沫压缩性能的影响。针对干GFRP试样及在40℃恒温海水环境下分别浸泡20天、32天的GFRP试样进行拉伸试验及三点弯曲试验,分析海水环境及浸泡时间对GFRP面板的拉伸性能及弯曲性能的影响。针对干PET泡沫夹层结构试样及在40℃恒温海水环境条件下分别浸泡20天、32天的夹层结构试样进行层间开裂试验(DCB试验),分析海水环境及浸泡时间对夹层结构试样I型开裂应变能释放率的影响,并通过多物理场软件COMSOL对PET泡沫夹层结构的层间开裂性能进行建模分析,将计算得到的理论荷载-位移曲线及应变能释放率与试验结果进行对比分析,结果表明,海水环境对PET泡沫压缩性能,GFRP面板拉伸、弯曲性能及PET泡沫夹层结构层间开裂性能均有影响,且随着浸泡时间的延长,产生的影响越明显。(3)针对干PET夹层结构试样及在40℃恒温海水环境下浸泡32天的PET泡沫夹层结构试样进行四点弯曲疲劳试验,通过在不同荷载水平下测试试样的寿命得到PET泡沫夹层结构试样的S-N曲线,分析海水环境对夹层结构疲劳性能的影响,研究结果表明,在相同荷载水平下,湿试样的疲劳寿命要小于干试样,且在所测试荷载水平内(45%—85%),湿试样S-N曲线完全位于干试样左下方,且对二者S-N曲线进行拟合后得到的疲劳寿命趋于无穷大的时的极限值,干试样亦大于湿试样。