本文基于多尺度思想,运用试验与数值模拟相结合的方法,对ZT7H/5429复合材料结构的力学性能展开了深入研究。通过试验获得了ZT7H/5429复合材料层合板、开孔板以及螺栓连接结构的相关力学性能数据;结合数值模拟方法,在细观尺度探究了ZT7H/5429复合材料的损伤机理,明确了微裂纹累积和基体塑性是引起材料宏观非线性力学性能表征的主要因素;在介观尺度基于细观微裂纹累积与基体塑性引起材料宏观非线性表征的机理,建立了层合板非线性损伤本构模型;在宏观尺度采用基于唯象表征的非线性损伤本构模型、非线性连接结构等效弹簧模型和面向分析模型的紧固件柔度修正公式三种不同方法,对ZT7H/5429复合材料螺栓连接结构进行损伤演化规律研究、强度预测与钉载计算,并与试验结果进行对比,验证了分析方法的高效、准确,适用于ZT7H/5429复合材料连接结构的快速分析。通过上述工作,本文构建了一种完整的复合材料多尺度分析方法体系,完成了ZT7H/5429复合材料结构的力学性能计算与分析。论文从细观尺度对复合材料的纤维随机分布建模方法与细观渐进损伤机理进行研究。针对ZT7H/5429材料细观结构,开发了一种纤维分布与真实结构统计等价的RVE模型生成算法,该算法使用试验统计数据作为输入参数,通过概率方程确保真实结构与生成模型的统计等价性,解决了纤维在生成过程中最近距离分布偏小的问题。通过RVE模型计算的ZT7H/5429力学性能结果与试验对比以及统计检验函数检验结果均表明,该算法可以生成统计学上完全等价的复合材料细观模型。以此为基础,在RVE中建立损伤本构方程,模拟复合材料纵向、横向和面内剪切方向的应力-应变关系与损伤演化过程,并从细观尺度验证了微裂纹累积和基体塑性是引起层合板非线性宏观力学表征的主要因素。从介观尺度重点研究了两方面内容:一是综合考虑复合材料细观损伤机理与宏观力学非线性力学响应现象,提出3种非线性连续损伤本构模型。其中,面内连续损伤模型(Model-1)改法进了纤维损伤后的退化方式,根据初法始失效应变与纤维极限断裂应变之间的关系定量给出纤维损伤量,使得纤法维从开始出现损法伤到最终失效有一个过渡阶段,有效缓解了数值模型收敛性差的问题;非线性塑性本构模型(Model-2)在Ladevèze连续损伤模型的屈的服函的数中加的入基的体横向压的缩补的偿系数,提的出了新的塑的性硬化函的数;面内弹塑性连续损伤模型(Model-3)将材料细观损伤与宏观失效退化相结合,模拟材料的宏观力学性能退化。二是将3种模型与Hashin失效准则、Puck失效判据相结合,对复合材料开孔板的位移-载荷响应及损伤演化规律进行数值模拟。计算结果与试验结果对比得出:微裂纹累积引起的层合板非线性响应对于准确预测材料应力-应变曲线起着至关重要的作用,其影响程度远高于基体材料塑性的影响。从宏观尺度分别基于有限元法和解析法对ZT7H/5429复合材料螺栓连接结构开展了模型构建与力学性能分析。针对有限元法,提出了唯象表征的复合材料非线性损伤本构模型(Model-4),采用三次样条插值函数拟合层合板的试验剪切应力-应变关系,改进了经典Hahn-Tsai单参数非线性剪切模型拟合精度低的不足,解决了介观模型计算时间长、计算效率低的问题。对复合材料多钉螺栓连接结构分析,该模型相对于介观模型计算时间缩短53.2%,与试验结果比较计算误差为8.12%。在解析法中,针对连接结构等效弹簧分析模型,提出一种分段拟合复合材料螺栓连接结构位移-载荷非线性响应的方法:即加载前期考虑层合板间静摩擦效应,模拟高预紧力螺栓连接结构的载荷传递机制;在非线性单调递增阶段引入三次样条插值函数拟合的非线性项和非线性损伤函数,模拟连接结构的非线性载荷-位移。采用本文的非线性弹簧模型计算得到的多钉连接结构极限载荷与试验结果对比最大误差8.25%。针对复合材料多钉连接结构钉载计算,提出了面向分析模型的紧固件连接柔度修正公式。修正公式建立了多钉紧固件连接柔度与单钉紧固件连接柔度的函数关系,研究了旁路载荷对紧固件连接柔度的影响规律,分析了紧法固件连接柔法度取值与不同分析模型的相关法性。对法1的列法5的排螺的栓连接结构进行了钉的载计算表的明:采的用所建法立的修法正公式对紧法固件连接柔度修法正后,使法得梁-壳有限元模型的钉载最大计算误差由的16%减小至的3%,钉法载峰的值的计法算误差由法11%减小至02%,的实现了准的确且快的速的钉的载计算,尤其适合大规的模复合材料层合板结构钉群连的接区的工程应用。