复合材料具有强度高、刚度大、质量轻、抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一系列的优点，近几十年来，在航空航天、能源、交通、建筑、机械、生物、医疗、体育等领域得到日益广泛地应用。但是，复合材料本身显著的各向异性以及失效过程的复杂性使得精确地预测其强度比较困难，所以，如何提高复合材料层压板强度预测的准确性成为其应用过程中亟待解决的问题。本文介绍了复合材料层压板强度预测的基本理论基础，即理论预测的四个部分：本构关系、应力计算、失效准则以及刚度折减。分析了目前该领域内各种常用理论的优缺点，并在渐进失效计算中选取了合适的刚度折减方法与失效准则。另外，考虑了复合材料在拉压状态下模量不同对最后预测结果可能产生的影响。具体工作主要分为以下几个方面：刚度折减方面，在Zinoviev对复合材料单层板力学行为分析基础上，对单层板在受到横向载荷及剪切载荷作用下的力学模型进行了简化，并根据简化模型，提出了形式简单的刚度折减公式。与二维Hashin准则结合，采用增量法，编写了复合材料层压板强度预测程序。应用该程序对典型算例进行了强度预测；在本构关系方面，根据双模量复合材料的本构特点，考虑复合材料在不同受力状态下刚度的不同，根据材料所处的应力应变条件来选择适当的刚度矩阵。基于前面对Zinoviev力学模型的简化，编写了UMAT子程序，并对典型算例进行了理论计算。同时，为了配合复合材料双轴加载的数值模拟，设计制造了一种用于复合材料层压板双轴拉伸加载试验的试验设备。采用改进的蚁群算法与有限元计算相结合的方法对用于双轴加载的试验件的形状进行了优化设计，综合考虑了十字型试验件的倒角大小、两臂形状以及中心区域减薄等因素对试验区应变场的影响。测试结果表明，试验件可以得到较好的均匀应变区，该试验机很好地满足了双轴加载试验的设计要求。对进一步理解复合材料层压板在复杂应力状态下的失效机理有着重要意义。