具有高比强度、高比模量和低比重等优异力学性能的纤维增强复合材料可以有效降低结构质量,提升结构整体强度,已经成为制造轻型飞机主承力构件的重要材料。复合材料胶接连接性能、螺栓连接性能以及低速冲击力学响应是全复合材料轻型飞机制造和服役中所面临的重要问题。本文应用有限元法研究了复合材料胶接单搭连接结构的拉伸强度及损伤分布,总结了复合材料螺栓连接结构拉伸强度及裂纹扩展规律,揭示了复合材料层合板低速冲击力学响应及失效机理。主要研究内容如下:（1）使用复合材料突降损伤模型探究了复合材料单搭胶接结构的拉伸强度和胶层退化规律,建立了不同铺层方式和胶层厚度的复合材料胶接单搭结构的有限元模型,通过与文献实验结果对比验证模型的有效性。结果表明当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为0o时,胶层会退化形成椭圆环状,结构的极限失效载荷最大,复合材料未出现损伤;当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为45o或-45o时,胶层会退化形成上下中心对称的水滴状,复合材料损伤面积较小;当胶层两侧粘连的复合材料铺层角度为90o时,胶层会退化成沙漏状,结构的极限失效载荷最小且复合材料出现基体损伤、纤维损伤和分层损伤。胶层厚度在0.05mm～0.5mm时,复合材料胶接单搭结构的连接性能最好,当胶层厚度大于0.5mm,结构的连接性能会大幅下降。（2）使用扩展有限元法（XFEM）研究了复合材料螺栓连接结构的拉伸强度和裂纹扩展规律。首先通过复合材料等效力学理论计算了复合材料层合板等效模量并与文献计算结果进行对比以验证计算方法的有效性,其次建立了复合材料螺栓连接结构有限元模型,与文献实验结果进行对比验证了本文方法的准确性。结果表明裂纹起始于螺栓孔中心线前端,并以V形向复合材料层合板边缘处扩展。最后研究了预紧力、螺栓孔直径、螺栓数目和搭接方式对复合材料螺栓连接结构的拉伸强度的影响。（3）构建了三维复合材料弹性渐进损伤模型。首先通过在基体能量演化模型中引入沿厚度方向上的应变分量将原始的二维能量演化模型扩展至三维,然后建立了复合材料层合板低速冲击有限元模型,研究了不同冲击能量下复合材料层合板的力学响应和损伤分布,通过与文献实验结果进行对比验证了所提出的复合材料三维弹性渐进损伤模型的有效性。结果表明考虑σ33和ε33的三维复合材料弹性渐进损伤模型有利于提高复合材料层合板力学响应和分层分布的预测精度。不同铺层方式下的力学响应曲线和损伤分布表明,在复合材料层合板铺层设计中增加±45°铺层的数量可以减小最大冲击载荷和损伤面积,提高复合层合板的整体强度和抗冲击性能。（4）研究了塑性变形对复合材料胶接结构拉伸性能和复合材料层合板低速冲击力学响应的影响。基于复合材料弹塑性本构和前文提出的复合材料三维能量演化模型构建了复合材料三维弹塑性渐进损伤模型,并以此研究了不同搭接长度和铺层方式下复合材料胶接结构拉伸性能和不同冲击能量下复合材料层合板低速冲击力学响应。有限元结果和文献实验结果的一致性表明本文提出的复合材料三维弹塑性渐进损伤模型可以更准确地描述复合材料渐进损伤过程,能够很好地克服3D Hashin准则的固有缺陷,提高数值模拟的精度,进而拓展了现有复合材料弹性本构模型的应用范围。