当今世界汽车工业正呈蓬勃发展之势,全球能源紧缺和环境恶化问题也因此日益严重。发展汽车轻量化技术是改善环境问题的重要手段,复合材料及蜂窝夹层结构凭借其低密度、高强度以及高模量等优点是实现汽车轻量化最直接、最高效的方法,然而复合材料间的连接问题始终是工程上亟需解决的难题,同时也是限制其广泛应用的重要因素。本文即以复合材料蜂窝夹层结构的直角连接设计为切入点,通过试验结合有限元分析的形式,对两种直角连接接头的静态力学性能进行对比分析:首先,通过模压成型工艺制备蜂窝夹层结构试件,并参照GB/T 1456 2005标准对其进行三点弯曲试验,了解结构的弯曲性能。随后,设计并制备外接式和嵌入式两种形式的蜂窝夹层结构直角连接接头,其中嵌入式接头包含胶接和胶铆复合连接两种类型的试件,构建了一种通过3D打印成型在设计初期进行快速、低成本试验分析的方法,并使用万能电子试验机,测试每种连接试件在压弯工况下的力学性能,得到每种连接形式的刚度、失效载荷以及该工况下的失效行为,并将不同连接形式的试验结果进行对比分析。将试验结果作为后续有限元分析的参考标准。获得试验数据后,结合商用有限元软件ABAQUS对三点弯曲试验和连接试件的压弯试验进行仿真模拟,选用二维Hashin准则作为CFRP和Nomex的失效判据,使用内聚力模型结合最大名义应力准则(Maxs准则)和二阶幂次法准则模拟试验过程中的胶层破坏,随后与试验结果进行对照分析,对有限元模型的准确性进行评估。最后,提取外接式和嵌入式蜂窝夹层结构直角连接试件在压弯工况下的力学模型,基于复合材料力学理论基础和虚功原理推导其在压弯载荷下的刚度响应解析式,并将刚度计算结果和试验结果进行对照分析,验证解析式的准确性。研究结果表明,外接式接头的刚度比嵌入式接头高出30.4%,适用于刚度需求较大的工程构件,但其所占空间更大,因此装配灵活性不及嵌入式接头。胶铆复合连接试件相较于结构胶接试件在强度方面提升了2.2倍,因此可以通过混合连接的方式提升结构强度。此外,本文建立的有限元模型与试验结果具有较高的吻合度,因此可以对蜂窝夹层的结构失效形式进行准确模拟。最后,本文推导的连接接头刚度的力学响应解析式可以对结构的刚度进行较为准确的计算,为蜂窝夹层结构直角连接结构的设计提供了参考。