1. 层间损伤与分层的工程定义
复合材料层合板由多层单向纤维预浸料按设计铺层角堆叠、固化而成。纤维方向承担主要面内载荷，而层与层之间的树脂基体承担把各层“粘”在一起的任务。问题恰恰出在这里：层间没有连续纤维增强，树脂的强度、模量和断裂韧性都远低于纤维方向，因此层合板在厚度方向天然是一个薄弱面。所谓层间损伤，就是指层与层之间因应力超过界面承载能力而产生的基体开裂、界面脱粘、微裂纹聚集等损伤；当这些损伤沿层间平面扩展并连成一片时，就形成分层——两层之间出现宏观的、可被超声或X射线检出的面状脱开区域。
理解分层，必须先理解层间应力从哪里来。层合板各层铺层角不同，面内刚度也不同。在拉伸、压缩、弯曲或热载荷作用下，各层想按自己的刚度变形，但被粘在一起必须协调变形，于是层间产生剪应力和正应力。自由边、孔边、开孔、台阶、胶接端头、冲击点附近是层间应力集中的典型位置。以常见的[0/90]s层合板受单向拉伸为例，0°层与90°层横向收缩不一致，在自由边附近产生层间正应力σ₃₃和层间剪应力τ₁₃、τ₂₃，这些应力在离自由边约一个层厚范围内迅速升高，成为分层起裂的驱动力。
分层失效模式按受载方式可分为三类：I型（张开型），层间被垂直拉开，如冲击背面鼓包、蒙皮与芯材脱粘；II型（滑移型），层间发生面内剪切滑移，如弯曲梁端部、胶接搭接接头；III型（撕裂型），面外剪切撕裂，工程中较少单独出现，常与II型混合。实际结构多为I/II混合型，混合比GII/GI决定裂纹扩展路径和临界值。分层一旦起裂，往往沿刚度失配最大的界面扩展，因为那里释放的能量最多。
典型工程案例能帮助建立直觉。某碳纤维/环氧层合板机翼蒙皮在低速冲击后，目视几乎无痕，但超声C扫描发现冲击点下方出现约20 mm×15 mm的分层，深度位于第3、4层之间。原因是冲击在厚度方向产生弯曲波，层间剪应力超过界面强度，分层从冲击背面附近起裂并向四周扩展。另一个案例是复合材料压力容器封头与筒身过渡区，在循环内压下层间剪应力反复作用，分层从过渡圆角处萌生，最终导致泄漏。这两个案例说明：分层不一定从表面可见，也不一定由单一过载造成，它常是层间应力集中、界面弱化和循环损伤共同作用的结果。
把上述内容串成一条工程主线，就是本课程的任务地图：先认识层间应力从哪里来、在哪些位置集中；再识别I/II/III型分层模式及其混合特征；然后通过冲击、压力容器、胶接接头等典型案例建立“载荷—应力—损伤—后果”的因果链；最后落到判据与检测，包括能量释放率G、混合比、超声C扫描、X射线CT、敲击检测等，并据此判断结构是否可继续使用、是否需要修理。这条主线贯穿后续章节，每一章都会在某个环节上加深。
需要特别强调一个工程习惯：分层是面状缺陷，它的危险程度不仅取决于面积，还取决于深度、位置和受载方向。同样大小的分层，位于蒙皮与芯材之间、位于压缩面附近、或位于高剪应力区，后果完全不同。因此，看到分层报告时，第一反应不应是“多大”，而应是“在哪一层、受什么载、沿什么方向扩展”。这也是本课程反复训练的判断方式。