树脂基复合材料因为比强度和比刚度高、可设计性强等优异特性在航空航天领域得到广泛应用。在复合材料结构中连接问题不可避免,螺栓连接由于可靠性高、能够传递较大载荷等优点,成为复合材料结构中常用的连接方式。由于复合材料的脆性及各向异性,螺孔区域的应力较金属材料要复杂的多。复合材料接头破坏是引起结构失效的常见原因,其强度预测和失效分析一直以来是复合材料结构设计人员所关心的问题。本文以ANSYS为技术平台,利用有限元分析软件多方面地研究复合材料连接强度和失效问题,对于降低试验费用并保证连接设计的可靠性,具有一定的工程应用价值。本文从复合材料损伤机理出发,考虑各种失效模式之间的关联以及材料由拉伸、压缩不同损伤引起的刚度退化率的差异,建立累积损伤分析模型。为了验证该模型的准确性,首先对含孔复合材料层合板进行强度预测和失效分析,研究层合板各种参数对破坏载荷及失效的影响,并与文献试验值进行对比。在此基础上,利用本文建立的累积损伤模型,分析了铺层、拧紧力矩、配合间隙以及搭接方式等因素对单螺栓连接强度和失效的影响。与已有的研究不同,本文在应力分析时建立完整的螺栓连接接头三维有限元模型,并考虑了接头各种接触关系及摩擦行为,提高了应力计算精度。复合材料螺栓连接采用单剪切搭接时,由于偏心载荷引起的附加弯矩使得接头产生侧向位移并使螺栓发生倾斜,发生二次弯曲效应。失效分析表明,二次弯曲使得接头在孔边的接触压力沿厚度方向不均匀,螺栓—螺孔挤压区域发生改变,影响了接头的连接强度和失效模式。因此,在进行单搭接接头设计时必须考虑次弯曲量,本文将建立能够较为准确地模拟接头弯曲特性的有限元模型,研究接头各参数对次弯曲量的影响。本文分析表明,增加搭接区域长度、板厚以及拧紧力矩能够降低接头次弯曲量,而采用间隙配合使得次弯曲效应更加严重,二次弯曲效应一定程度上影响了接头的轴向拉伸刚度。