纤维金属层板(Fiber Metal Laminates,FMLs)是由金属薄板和纤维复合材料交替铺层,在一定温度和压强下固化而成的复合材料,它综合了传统金属材料的良好弹塑性和纤维复合材料的比强度高、耐高温等力学特性。FMLs层板以其抗疲劳、抗腐蚀、比强度高和比刚度高的优越性逐渐替代传统材料。尽管FMLs铆接结构广泛应用于飞机蒙皮等领域,但对于FMLs铆接损伤机理及疲劳特性的国内外研究还很少见,因此该研究对FMLs铆接设计具有工程意义。本文以玻璃纤维金属层板铆接为研究对象,采用实验和有限元仿真相结合的方法,进行以下几项研究内容:(1)对铝合金和玻璃纤维增强复合材料进行了材料属性测量,并探究了各方向参数对玻璃纤维增强复合材料强度及失效的影响,了解复合材料失效机理,为其失效准则的选择提供依据。(2)建立了完整的FMLs层板铆接三维有限元模型,在有限元模型中引入了三维Hashin渐进失效准则和层间开裂模型,对层板铆接受静载荷情况下的损伤进程进行预测,探究FMLs铆接多耦合损伤行为。FMLs铆接有限元模型和实验之间取得了很好的一致性,从损伤萌生到完全失效的连续性损伤机理行为相吻合,验证了 3D Hashin损伤准则的准确性和模型参数的准确性,为层板铆接影响因素研究奠定基础。(3)基于FMLs层板铆接3D有限元失效模型,开展了 FMLs层板铆接剩余强度研究;结果表明:a/t=0情况下的层板损伤面积较大,从而降低了纤维金属层板铆接强;铝合金分数的增加能够提高层板铆接强度,但铝合金分数大于50%时铆接强度和铆接比强度反而下降;铺层数量越多,铆接孔自由端剥离程度越严重,削弱了层板铆接强度;预紧力的增大能够延缓纤维和基体的萌生,并且提升铆接刚度;随着W/D和E/D的递增层板铆接强度有所提高,但当W/D≥3或E/D≥3时,铆接强度的不再明显提高,层板铆接失效模式也维持为理想的挤压失效模式。(4)进行了 FMLs层板单搭铆接疲劳实验,了解其疲劳特性;得出在一定预紧力情况下,纤维金属层板单搭疲劳裂纹并不在孔边缘萌生扩展,而是在铆钉墩头边缘处更容易产生裂纹,同时对裂纹路径进行了铆接寿命预测。(5)最后对某机翼蒙皮铆接强度分析和寿命可靠性预测,其中机翼长桁和工字梁的铆接处局部受力最大,其中三铆钉铆接能提高拉伸强度和缓解应力集中,但三铆钉铆接疲劳寿命可靠性反而下降。