随着复合材料在飞机结构上的广泛应用,对复合材料结构的修理问题研究也愈发重要。层压板及层压板类型的结构是复合材料最常用的结构形式,而胶接修理是主要的、常用的永久性修理技术。为保证最大程度地恢复层压板的设计强度,需要分别预测层压板完好无损结构和修理后结构的极限强度,来评估修理的静强度有效性。在复合材料层压板和修理胶层失效机理分析的基础上,本文主要研究了复合材料层压板胶接修理拉伸强度有效性评估的有限元法和解析法。(1)有限元法。首先,设计并验证了复合材料层压板结构三维实体单元的UMAT子程序。在UMAT中,采用基于应变描述的三维Hashin准则和Ye分层准则以及基于连续介质损伤力学的非线性刚度退化模型,定义了正交各向异性复合材料在损伤前后的本构关系;通过对损伤状态变量的粘性正则化,避免了由于材料软化和刚度退化可能会导致的计算收敛困难问题。然后,采用了三维粘结元模拟修理胶层的复杂破坏模式以及损伤演化过程。通过有限元模型的分析计算与试验验证,本文所研究的有限元法可以较准确地评估胶接修理的拉伸强度有效性。(2)解析法。首先,基于三维层压介质理论和渐进损伤分析方法,研究了复合材料层压板失效分析的解析法。然后,在Hart-Smith和Ahn的模型基础上,考虑了修理连接区域外母板和补片结构的渐进失效以及连接区域内母板和补片的三维等效刚度对胶层中剪应变分布影响,研究了复合材料层压板胶接修理结构失效分析的解析法。在理论分析的基础上,开发了复合材料层压板胶接修理拉伸强度有效性评估软件,并创建了良好的用户界面。通过计算实例验证,此软件计算简单且能符合工程精度要求,可以作为复合材料层压板损伤后修理设计的辅助工具,并可以较大地提高工作效率。本文还设计实现了民机结构修理支持系统中的数据库,采用数据库技术管理民机结构损伤评估和修理决策过程中的损伤信息和支持信息。经有效性评估后满足强度要求的修理案例,其修理信息可以添加至数据库中用于民机结构中复合材料层压板结构损伤修理方案的辅助设计。