随着复合材料在航天航空领域的成功,以及一些新型船舶对减重和声、磁性能要求的不断提高,以层合玻璃纤维布为面板、硬质泡沫为芯材的夹芯复合材料结构因其比强度高、低磁性和可设计性等优点,已被称为极具发展前景的新型结构功能材料,在舰船结构中的应用越来越广泛。为了进一步地提高夹芯复合材料结构的设计性能,安全性和经济性,需要对此种结构的极限承载力进行充分的研究。然而夹芯复合材料结构的断裂事故往往是在低于材料强度的情况下发生的,主要原因就是由于面板和芯体材料属性的不连续,在制造和服役过程中不可避免的出现裂纹和损伤,面/芯界面失效是夹芯复合材料最为普遍的损伤形式,同时也是造成结构力学性能发生大幅退化的主要原因。因此对面/芯界面的力学性能进行分析和合理的模拟和评估是十分必要的。基于弹塑性断裂力学发展起来的内聚力理论由于可以同时预测裂纹的萌生和扩展,还避免了裂纹尖端的应力奇异性,广泛的应用于界面裂纹的扩展模拟中。因此采用内聚力理论对界面的力学行为进行模拟,并且在夹芯复合材料的极限强度分析中考虑界面脱粘对结构强度的影响是十分有必要的。鉴于此,本文的主要研究工作有以下四个方面:首先,介绍了内聚力模型的原理和不同内聚力模型的内聚力-张开位移关系,选择了Xu和Needleman提出的具有非线性连续内聚力-张开位移关系的指数型内聚力模型进行研究,并分析了复合开裂过程中指数型内聚力模型的各向应力位移之间耦合关系。发现只有在耦合参数q=1时,各向应力关系才能完全耦合,为此改进了Xu和Needleman指数内聚力模型,得到适用于三维应力状态下界面开裂的内聚力本构关系,并推导了相应的失效准则。其次,考虑到大量研究表明粘接界面具有加载速率相关的粘性特性,而常用的内聚力模型只考虑内聚区内张开位移的影响,不能正确反映面/芯界面裂纹扩展时与加载速率的相关性。因此在指数型内聚力模型的基础上,引入Maxwell弹簧单元,构建载荷速率相关的界面模型,并通过ABAQUS有限元软件的UEL子程序接口,利用Fortran语言编制界面单元。通过对典型算例的数值模拟,证明了该界面模型的准确性。考虑到夹芯复合材料结构具有多种失效方式,在前面推导的率相关粘接界面模型的基础上,结合渐进失效分析方法构建了夹芯复合材料结构的极限强度分析模型,基于交织纤维在1、2主方向上同性的特点改进了Hashin失效准则并提出了相应的刚度退化准则来模拟夹芯板的层合面板的失效,对于面/芯的力学行为则采用本文前面提出的粘接界面模型模拟,同时通过算例验证该极限强度分析模型的准确性,并对比了粘接界面模型和理想界面模型对于夹芯板极限强度预测的影响。最后开展了弯曲载荷下夹芯复合材料L型节点的极限强度试验,根据试验的过程和结果进行了详细的描述和分析,结合本文提出的夹芯复合材料极限强度分析模型建立L型节点有限元模型,分析夹芯复合材料L型节点的失效模式和极限强度,将数值计算结果与试验值进行对比,证明了该数值模拟方法的准确性,并基于该分析模型研究了圆弧肘板对L型节点极限强度的影响,为后续的结构优化提供了一定的参考。