纤维增强复合材料具有比强度、比刚度高,耐腐蚀及可设计性强等诸多优点,成为船舶上层建筑的理想结构材料。随着复合材料广泛用于船舶结构中,连接结构的设计及优化是复合材料结构设计中必不可少的关键环节,对拓宽船用复合材料的应用范围具有重要的工程意义。复合材料加筋夹芯板作为船舶上层建筑基本的板架单元,由复合材料夹芯板和加强筋构成。基于复合材料加筋夹芯板在弯曲载荷下的受载工况和结构形式,设计出复合材料帽形接头,采用非平面胶接方式对两者进行连接。利用截面转换法和等效工程参数法对复合材料加筋夹芯板的弯曲刚度进行理论计算,基于其弯曲承载能力的设计要求初步设计出复合材料帽形接头的几何尺寸。复合材料帽形连接结构包含平纹机织复合材料、聚氨乙烯(PVC)泡沫和环氧树脂胶三种材料体系,连接形式及材料体系复杂,难以建立理论公式分析其损伤失效过程,本文通过数值仿真的方式对复合材料帽形结构的弯曲承载性能进行分析,模拟其变形、应力及损伤演化过程。利用渐进损伤模型模拟平纹机织复合材料的损伤起始、损伤演化和失效破坏的过程,分别采用修正Hashin准则和Yeh准则预测其面内和面外损伤起始,采用幂函数的演化规律模拟其损伤扩展和失效破坏,并编写用户子程序VUMAT。利用平纹机织复合材料开孔板拉伸试验,验证渐进损伤模型的合理性和可靠性。内聚力模型和低密度泡沫模型分别用于模拟胶层和PVC芯材的失效破坏,引入不同材料的本构关系和失效模型是为了得到更加精确的仿真结果,辅助复合材料帽形接头的优化设计。建立复合材料帽形接头建立多目标优化模型,基于拉丁超立方的试验设计方法计算设计变量对优化目标的影响因子大小,识别出不同优化目标的关键设计变量。采用非支配排序遗传算法求解复合材料帽型接头的多目标优化模型,联合Isight和Abaqus得到了多目标优化模型的帕累托最优解集,并拟合得到帕累托前沿曲线,为优化设计提供评价依据。表明非支配排序遗传算法分析复合材料连接接头多目标优化问题的可行性和有效性,优化后的复合材料帽形连接结构在弯曲载荷下的比承载性能得到了显著提升。