复合材料因具有高比强、高比模及可设计性等特点，航空结构中大量采用复合材料用于减轻结构重量，这已成为衡量飞机先进性的重要标志之一。复合材料机械连接是复合材料结构设计的一个重要环节，同时也是影响复合材料应用于主承力构件的一个必须面对的问题。由于复合材料的各向异性及脆性，其连接强度影响因素多，破坏模式复杂。探索能够提高复合材料连接效率及强度的方法具有重要的工程意义及应用价值。本文对复合材料机械连接的研究工作主要分为以下三部分：第一部分主要对复合材料单钉连接强度及破坏模式展开了相关研究。首先通过试验获得了复合材料机械连接的各种基本破坏模式并对其影响因素进行了分析。其次基于复合材料损伤机理，利用ABAQUS有限元分析软件建立了复合材料二维累积损伤模型验证分析了几何尺寸、螺栓-孔配合间隙以及铺层对单钉连接强度的影响。最后针对复合材料机械连接致使连接处纤维中断，降低了结构强度，本文通过试验及数值模拟方法对接头局部增强方案进行了研究，其损伤模型采用所编写的三维ABAQUS/Explicti用户材料子程序VUMAT，并在层合板与增强体之间采用内聚力单元预测了分层失效。第二部对复合材料多钉连接展开了相关工作。首先针对复合材料多钉连接载荷分配不均匀的问题，建立了基于复合材料三维等效工程弹性常数的多钉连接载荷分配有限元模型，经与相关试验对比，验证了所建立的载荷分配模型具有很高地实用性和精确性。在所建立模式基础上，分析了铺层及钉数对钉载分配的影响，并对多钉连接载荷分配进行了优化设计。进一步对钉数及钉的排列对多钉连接强度的影响进行了试验研究，并基于所建立的单钉连接三维累积损伤模型，构建了多钉连接累积损伤模型用于预测多钉连接强度。第三部对复合材料/金属混合螺栓连接结构进行了设计，采用VARI工艺制备了所设计的混合连接结构，结果表明其制备工艺简单，具有很强的工程应用价值。并采用三维累积损伤有限元模型对连接结构进行了相关参数化研究，优化了复合材料/金属混合螺栓连接结构。