连接结构是复合材料结构设计中最常见的一种结构形式,机械连接是连接结构中应用最广泛的连接方式之一。随着三维机织复合材料在航空航天领域应用的不断增加,三维机织复合材料连接接头在机翼、起落架等构件的应用也越来越多。因此,如何提高三维机织复合材料的开孔连接性能以及准确揭示其失效机理对于复合材料结构设计是至关重要的。复合材料中纤维的取向及分布对复合材料的开孔连接性能有重要的影响,而传统三维机织复合材料中仅包含0°方向和90°方向的纱线,开孔连接性能较差。因此,开发了多层多向机织结构,在面内引入±45°纱线,改善孔边的应力集中现象,提高复合材料开孔连接性能。首先,采用开孔连接试验研究了多层多向机织复合材料的交织结构参数、开孔几何参数对复合材料开孔连接性能的影响规律。设计了4种多层多向机织结构和5种开孔几何参数,采用RTM复合工艺制备了复合材料试件,获得了复合材料开孔试件的单钉拉伸性能,并采用非接触式全场应变测量技术（DIC）获得了复合材料的应变响应。试验结果表明,引入±45°纱线和提高0°经纱的比例都会使承载强度增加;不同宽径比引起的强度变化与结构中0°纱的含量有关;端径比的减小会使端部的纱线出现脱粘破坏。其次,建立了宏细观耦合分析模型,分析了多层多向机织复合材料单钉拉伸破坏机制。基于复合材料细观结构,构建了三维机织复合材料单胞模型,获得了复合材料的工程常数。在单胞模型的基础上,建立了三维机织复合材料开孔连接结构的宏细观耦合全尺寸模型,分析了三维机织复合材料开孔连接结构的渐进损伤过程,揭示了开孔连接结构的失效机理,通过与实验结果对比验证了模型的有效性。第三、采用CT扫描技术提取了复合材料的细观结构损伤状态,结合数值模拟仿真结果,分析了织物结构参数和开孔几何参数对多层多向机织复合材料开孔连接失效模式、损伤机理的影响规律,揭示了不同结构参数、不同开孔几何参数的复合材料开孔连接失效机理。研究表明在三维机织结构中引入±45°纱线,改善了孔边的应力集中,且当0°、±45°和90°纱线均存在时,0°纱比例的增加对失效机理影响不大,当结构中只有±45°和0°纱时,损伤沿横向拓展显著。而当端径比或宽径比较小时,损伤分别向端部或板宽方向拓展。