在过去的数十年,复合材料已经被广泛应用于各种工程领域,如汽车、航空航天等等。在载荷作用下,复合材料的失效通常会受到多种损伤机制的共同影响,各种损伤机制主要依赖于复合材料的细观结构及其属性。复合材料损伤机理的研究,对于改善其结构设计和整体性能起到了关键作用。因此,建立复合材料失效问题的分析和预测模型具有非常重要的意义。本文针对拉伸及冲击载荷作用下复合材料的多种失效问题,提出了相应的理论模型,并通过数值方法研究了复合材料的力学性能。论文首先介绍了课题的研究背景及意义,回顾了复合材料拉伸及冲击失效相关问题的研究现状,并给出了本文的主要研究内容。基于单纤维拔出模型,给出了纤维增强树脂基复合材料界面脱粘长度和纤维拔出长度的理论预测,并研究了不同材料参数的影响。通过双相区域模型,得到了纤维和基体的应力场和位移场,并推导出纤维拔出长度和界面脱粘长度的关系。考虑界面脱粘过程,给出了纤维增强复合材料的界面脱粘准则,并得到了界面脱粘长度与所施加载荷之间的关系。在单纤维拔出模型的基础上,建立了混合纤维增强复合材料的剪滞模型。基于双相区域模型,给出了纤维和基体的应力场和位移场。基于界面脱粘过程中能量释放率的关系,得到了混合纤维增强复合材料的界面脱粘准则,并给出了纤维拔出长度与界面脱粘长度的关系。通过多个参数研究分析了纤维混合效应对于混合纤维增强复合材料性能的影响。采用有限单元方法分析了玻璃/碳纤维混合复合材料的高速冲击损伤行为,并研究了纤维混合对复合材料冲击损伤行为的影响。采用Hashin损伤模型模拟复合材料层合板的损伤起始,层合板的损伤演化通过基于有效位移的双线性损伤演化法则来描述。随着玻璃织物铺层厚度的增加,冲击球的残余速度近似地呈现线性下降的趋势。混合复合材料层合板的抗冲击性能随着玻璃纤维织物铺层比例的增加而增加。基于复合材料层合板的细观结构和多种失效模式,提出了一种细观力学模型对复合材料层合板的冲击损伤行为进行了研究。采用所提出的细观力学模型,分析了复合材料层合板的冲击损伤机理,并研究了冲击能量和层合形式对层合板冲击损伤行为的影响。在冲击损伤过程中,冲击球的动能呈现非线性的下降趋势。在冲击加载的早期,冲击球的动能呈现更为快速的下降趋势,同时随着冲击点附近抵抗冲击载荷的层合板厚度逐渐下降,动能的下降趋势逐渐减小。由于纤维变形引起的冲击点附近基体的损伤,使得层合板表面的损伤面积要远大于冲击球的面积。损伤区域的形状为椭圆形或矩形,椭圆的主轴方向或矩形的长轴方向平行于层合板表面层的纤维方向。采用内聚力区域模型,建立了周期性体心立方体颗粒分布的细观力学模型,研究了颗粒增强复合材料的界面失效性能。通过所建立的模型,预测了颗粒增强金属基复合材料的界面强度和界面失效机理。当颗粒增强复合材料受到拉伸载荷作用时,由于材料性能的差异,颗粒与基体将产生不同的变形,在两者之间界面上也会出现应力集中。当应力集中的程度达到界面极限强度时,将会发生界面脱粘。随着拉伸变形的增加,颗粒两侧形成的空洞尺寸也会逐渐增大。界面强度和断裂能在决定颗粒增强复合材料界面脱粘性能方面起到了至关重要的作用。