树脂基复合材料具有比强度、比模量高,耐疲劳,耐腐蚀等诸多优异性能,已大量应用于航空航天的结构件中。随着先进复合材料的大批量使用,复合材料结构在使用过程中的缺陷或损伤较为普遍。对于受损结构,为增强其安全性、可靠性,保证其在使用寿命期内的正常使用,恢复其使用功能和完整性,对其进行相应的修理是必要的。胶接修补是复合材料结构件维修中较为常用的修补方式,通过胶接修补修复的复合材料结构重量轻、修补表面光滑,可以较大限度恢复结构强度。本文以AS4/3501-6复合材料层合板为研究对象,对树脂基复合材料层合板胶接修补的热固化过程进行仿真模拟和实验研究,主要的研究内容和结论为:（1）本文以AS4/3501-6复合材料为研究对象,调试并建立了复合材料胶接修补热固化过程中所涉及的瞬态热传导方程、阿伦尼乌兹公式、生热率公式、固化速率方程等数学模型;测试并确定了树脂基复合材料固化的数值模拟过程中所需的固化动力学参数、热物性参数。（2）结合理论模型,编写了能够计算复合材料固化过程中温度、固化度和残余应力的子程序,其中包括计算固化生热的子程序HETVAL,计算随着温度和固化度而变化热物性参数的子程序UMATHT,计算应变增量的热膨胀子程序UEXPAN,计算物理性能参数和残余热应力的子程序UMAT。（3）通过DSC实验测定了AS4/3501-6预浸料在固化过程中的反应热和固化完成后层合板的玻璃化转变温度,并将测试结果与文献中的反应热和玻璃化转变温度对比,确定数值模拟中所用的反应热为209.2J/g,玻璃化转变温度为202.3℃。通过TG实验测定预浸料中的树脂质量分数为30.28%,确定数值模拟中复合材料纤维体积分数为62.06%。对不同挖补方式下的复合材料损伤层合板进行压缩实验,通过对比压缩强度,确定以圆台型挖补修理为研究对象。（4）对复合材料层合板固化过程中的温度、固化度及残余应力进行计算,并将计算得到的结果与文献中的结果进行对比,验证了复合材料层合板胶接修补热固化过程的计算模型和计算方法的正确性。（5）数值模拟了不同厚度条件下树脂基复合材料胶接修补层合板的温度场和固化度场。研究结果表明:厚度越大,补片和胶层中心的放热峰峰值越大;不同厚度的补片和胶层达到完全固化的时间接近;固化开始和结束时靠近胶接修补结构上表面的胶接面温度梯度较大,在固化过程中,靠近胶接修补结构下表面的胶接面温度梯度较大;在达到第二峰值时刻胶接修补结构内的温度梯度最大,即1.6K/mm,固化不均匀性达13%,在其余相同时刻下,各点的固化度相差不大,各点基本能够同时固化完成。（6）数值模拟了不同热环境下胶接修补结构固化过程中的温度场和固化度场。研究结果表明:不论是上表面加热还是下表面加热,补片中的温度都表现为升温速率越大,放热峰峰值越高,出现放热峰的时刻越早,且都是在保温初始阶段出现放热峰;升温速率越大,开始固化的时刻越早,达到完全固化的时刻也越早;固化过程中补片内部的点较边缘的点温度高,完成固化的时间也较早;下表面加热得到的放热峰峰值都要略高于通过上表面加热的峰值,同时,也较早达到完全固化。（7）数值模拟了不同纤维体积分数和不同热膨胀系数计算方法下胶接修补结构固化过程中的残余应力。研究结果表明:纤维体积分数接近64%时补片上的残余应力最大;修补片残余应力在纤维方向呈较为对称的条纹状分布;纤维体积分数接近60%时,胶层上产生的残余应力最大;在一定纤维体积分数下,应力主要集中在胶层内,且越靠近母板的中心,残余应力越大。考虑了温度、固化度和纤维体积分数影响下的变膨胀系数更能更准确地描述残余应力分布。（8）数值模拟了不同约束方式和不同压力条件下胶接修补结构固化过程中的残余应力。研究结果表明:补片的应力集中在补片底部中心,四周纵面固定时,补片上的残余应力比其它约束方式下的残余应力大5-6倍;下表面固定、上表面固定和四周纵面加下表面固定下的胶层应力集中位置靠近下表面;四周纵面固定情况下,胶层应力集中位置主要靠近下表面和靠近上表面的位置,胶层最大应力比其它约束方式大2-3倍;补片上残余应力最大值随着固化压力的增大而减小;不论在何种压力条件下,胶层的最大残余应力总是大于补片上的最大残余应力,前者为后者的6-7倍。研究结果获得了修补片厚度、纤维体积分数、材料热膨胀系数、加热方式、约束方式、固化压力等胶接修补工艺参数对胶接修补结构性能的影响规律,为胶接修补工艺的优化提供了参考依据。