复合材料具有轻质高强的优点,近年来耐高温度的树脂基复合材料得到长足发展,不断在较高温度方面彰显出可替代高温金属的优势。本文讨论研究碳纤维增强聚酰亚胺复合材料在热防护系统结构中的应用。主要围绕复合材料的传热分析,高温环境下的层合板粘接问题和高温环境下的层合板螺栓连接问题进行讨论。第一部分主要研究聚酰亚胺基体复合材料作热防护系统底面板的传热分析,验证改进设计方案的可行性。研究分析增加隔热垫片与隔热圈的改进方案,进一步降低底面板的最高温度,增加层合板作为热防护系统底面板的可行性。第二部分主要研究高温环境下层合板单搭胶接接头的应力分析和粘接失效分析。使用耐高温热塑性聚酰亚胺基粘结剂胶接层合板与金属板。运用粘聚区模型模拟胶层的力学行为。分析不同温度下的单搭接拉伸剪切性能,研究温度对胶层剪切强度的影响。第三部分主要对高温环境下的层合板单钉连接强度和渐进损伤分析。介绍层合板螺栓接头常见的失效模式和复合材料螺栓连接渐进失效分析方法。研究高温环境下复合材料损伤机理,结合温度变化对材料属性影响的预测方法。利用ABAQUS软件建立三维模型和建立Hashin三维失效准则,编写USDFLD子程序实现材料的刚度折减。完成单钉单剪和单钉双剪两种连接形式在不同温度环境下的螺栓连接失效分析。分析层合板孔边应力随纤维方向的分布变化情况和不同铺层方案的连接强度。第四部分分析胶层粘接的波纹板的热应力,分析胶层的损伤情况,验证胶层连接的强度。对螺栓连接的波纹夹芯结构进行热力耦合分析,分析配合间隙对螺栓孔挤压应力的影响。提出改进螺栓孔形状和在间隙处增置弹簧片降低孔边的挤压应力。