碳纤维复合材料层压板的发展，开辟了航空产业新的发展前景。相较于传统的金属材料，用于设计结构部件，如飞机的机翼、尾翼等，它能减少自重，增加飞机的有效载荷。层压板复合材料的特点是分层铺构，由单层板逐一铺成，因此它的厚度不变的。然而，在实际结构中，变厚度层压板已经作为结构的组成部分得到应用，这就是铺层递减结构。

　　现在，铺层递减结构的应用已经很普遍，例如机翼，直升机的旋翼等，在根部厚而在尖部薄，这些就可以通过铺层递减结构实现。另一方面，铺层递减结构也可以反过来添加进结构，以增强孔周围、连接端的强度。铺层递减结构的应用，不仅减少结构的材料，节约成本，而且减轻飞行器的自重，增加有效载荷。

　　然而，铺层递减导致结构内部的不连续，引起铺层处的应力集中从而引起结构分层、基体开裂等失效形式，使结构在远未达到极限载荷的情况下发生失效。因此，铺层递减结构所带来的结构强度的下降，可能导致其优势大打折扣。例如，铺层递减可以减轻结构重量的优点可能会由于其结构强度的降低而有所限制。

　　对铺层递减结构做过拉伸试验和损伤模拟研究发现复合材料的损伤形式依赖于结构的几何形状，边界条件形式，铺层方向的因素。在复合材料结构中有4种基本的损伤形式：基体开裂，纤维-基体剪切，纤维断裂（或屈曲），分层。通过分析发现，由于铺层递减的存在，使得结构更复杂，在过渡段内，各个截面的性能不同。通过模拟分析，发现结构首先发生基体损伤，然后是纤维-基体剪切和纤维断裂损伤，基体开裂损伤对结构的影响很小，而纤维-基体剪切和纤维断裂损伤对结构是灾难性的。对于三种损伤模式的模拟得知，损伤都是在结构的薄端产生。基体开裂是上下对称扩展到整个结构，纤维-基体剪切是沿45°方向扩展，纤维断裂是沿宽度方向扩展。

　　如前面所说，铺层递减导致应力集中，从而影响层合板结构的强度。通过扩大铺层递减的分布范围，分区域逐渐递减，而不是在同一个位置递减所有的铺层，这种方法可以缓解应力集中的问题。以错开的方式递减铺层可以很好的达到这种效果。然而，为了使尖端薄，错开的距离不能太大。由递减铺层引起的层间应力，可能导致铺层的末端产生分层。通过在递减的铺层上方添加覆盖层，可以很好的解决这个问题。

　　在铺层递减的地方，层间正应力和剪应力很大，很容易产生分层。由于在层合板平面这应力都是横向的，要精确计算这些应力需要三维的有限元分析。但是，三维有限元分析非常时，并且需要大型的有限元分析工具，耗费很大。因此，在有限元分析中铺层递减的影响经被忽视。人们习惯用以往的经验来处理铺层递减结构（例如，一次只递减一个铺层）。但这些法过于保守，因为它们的前提就是这种结构会过早失效。

　　阅读延伸：《碳纤维层合板的铺层设计分析》