复合材料层合板结构在服役期间会面临复杂的载荷环境,其中反复作用的疲劳载荷容易使结构部件产生损伤。损伤的累积会导致材料的刚度和剩余强度发生变化,并将严重影响构件的使用寿命和安全系数。因此对复合材料疲劳损伤的检测与评估对其结构件的使用和维护都有重要意义。材料疲劳损伤的累积,也会引起超声波声速和超声衰减系数的变化,本文在实验测试的基础上,采用超声无损检测的方法,对复合材料层合板的疲劳损伤进行检测,并利用超声波声速和超声衰减系数对疲劳损伤程度进行评价,达到利用超声对复合材料构件的疲劳损伤进行在线、无损评估的目的。概括起来,本文主要研究内容如下：测试复合材料层合板准静态三点弯曲强度、弯曲模量、载荷-挠度曲线,并根据最大弯曲强度制定疲劳加载应力水平。在不同应力水平和不同加载频率条件下对复合材料层合板进行三点弯循环加载测试,根据刚度退化曲线和挠度变化曲线以及最终破坏形态,分析渐进破坏过程所对应的疲劳力学响应与损伤机理。通过实验发现,不同应力水平和不同加载频率条件下的刚度退化曲线和挠度变化曲线都会出现明显的三阶段特征,并且应力水平和加载频率影响各阶段所占整个疲劳寿命百分比及最终疲劳破坏形态。将传统超声扫描与切片C扫描相结合,对含复合损伤的复合材料层合板进行了水浸超声扫描成像检测。在超声C扫描底波幅值成像原理的基础上,通过一次扫描,获取不同层深位置的超声反射信号进行切片C扫描成像,利用不同层深位置的切片C扫描图像观察材料内部的损伤。实验结果表明,利用超声A、B、C扫描成像与切片C扫描成像相结合的方法对复合材料中的复合缺陷进行多角度成像,能够对复合材料内部的复合损伤进行全方位的清晰显示。对不同疲劳损伤程度的复合材料层合板进行超声切片C扫描成像实验,提取疲劳损伤区域超声信号,计算超声波声速和超声衰减系数的值。计算结果表明：超声波声速随着疲劳损伤程度逐渐降低,超声衰减系数随着疲劳损伤程度逐渐增加,超声波声速和超声衰减系数随疲劳损伤程度的变化规律呈现三阶段特征,与疲劳损伤过程中刚度变化趋势整体一致并且可以用来描述疲劳损伤过程。对计算结果进行二次项和指数函数拟合,从拟合曲线的相关系数和相对误差来看,复合材料的疲劳损伤程度可以用关于超声波声速或超声衰减系数的指数函数关系来表征。测量疲劳试件的剩余刚度,发现材料的剩余刚度随着超声波声速和超声衰减系数的变化率的增大而减小,超声波声速的变化率达到6.2%或超声衰减系数的变化率达到351.25%,可以作为评价材料疲劳损伤程度的临界值。