飞机结构中的复合材料机械连接形式主要包括单搭接和双搭接等形式，在实际应用中，单搭接连接形式应用更为广泛。其中，拉伸载荷是机械连接的一种主要载荷方式。因此，本文采用仿真分析和试验验证两种手段，开展了拉伸载荷下的复合材料与金属的单搭接连接结构的钉载分配研究。具体内容如下：首先，根据机械连接几何参数选择标准和其他文献设计了碳纤维层合板与铝合金板通过单列四排螺栓进行连接的单搭接连接结构模型。利用MSC.PATRAN/NASTRAN有限元软件分别建立了三维接触模型和二维简化模型，并进行了三维和二维数值仿真分析。通过三维数值仿真分析得到了单搭接连接结构的钉载分配以及孔边的应力集中系数等结果；通过二维数值仿真分析得到了单搭接连接结构的钉载分配情况。然后，根据设计的连接结构加工制作了试验件，采用电测法，对三个连接试验件进行了静力拉伸试验，测得不同载荷下试验件各典型截面的应变值。通过公式计算出各螺栓的载荷分配情况，并与两种仿真结果进行对比，验证了两种仿真模型计算钉载分配的有效性。从结果中也可以看出复合材料连接结构的钉载分配存在不均匀性的特点。最后，利用二维简化模型对影响复合材料机械连接钉载分配的各种参数进行了详细的分析，分别计算了材料、连接形式和几何参数三个方面的多种不同因素下连接结构的钉载分配，得到了不同参数的影响规律，为复合材料连接提供了设计支持。综上，本文分别对碳纤维层合板与铝合金板通过单列四排螺栓连接的单搭接连接结构的钉载分配问题进行了三维和二维数值仿真分析、试验验证研究及参数影响分析，得出，单列四排螺栓连接的单搭接连接结构的钉载分配呈现“浴盆”形的不均匀性，总体上第一排螺栓的载荷比例在35%左右，第二排和第三排螺栓的载荷比例在20%左右，最后一排的钉载分配结果为25%左右，并得到了一些参数对钉载分配的影响规律。上述结果可供相关飞机设计人员参考。