复合材料由于其质量更轻、强度更高,在各类航空器的结构中被大规模采纳。尽管如此,复合材料层合板本身的损伤机理复杂,特别是裂纹扩展,会极大地破坏材料本身的结构承载能力和它的完整性。内聚力理论（Cohesive Theory）由于可以同时对裂纹的萌生和扩展进行预测,已经被用来研究复合材料的裂纹扩展机理。目前学者们仍然对复杂的环境下应用内聚力模型持有疑虑,另外内聚力强度、断裂能等参数对于内聚力模型计算的准确性、收敛性等影响规律还需要进一步研究。本文的核心内容是在内聚力本构模型的基础上,开发三维零厚度界面单元的仿真计算方法,结合有限单元理论推导双线性内聚力模型和基于势能的内聚力模型的有限元格式。通过ABAQUS-UEL模块开发了一种三维八节点的界面单元,与实际的复合材料分层试验结果和有限元软件中的模拟结果进行比较,证明其能准确地模拟含裂纹的复合材料裂纹扩展问题。并将数值程序应用在复合材料裂纹扩展机理的研究中,对比独立模式损伤准则、混合模式Power-Law和基于势能的PPR内聚力模型,结果表明基于势能的PPR内聚力模型用于计算裂纹扩展具有计算成本低、收敛性高、准确度高的优点。又进一步阐明了内聚力刚度、峰值强度、模型的网格尺寸、复合材料的铺层角度对内聚力模型数值收敛性和计算精确度的影响规律。最后把线性的材料退化方式和指数型的加载/卸载关系引入到PPR损伤准则中,提升PPR损伤准则的数值收敛性,研究最大断裂能、初始斜率和形参数对内聚力模型的影响规律。本文的研究成果可以通过选取合适的内聚力参数,较准确地预测复合材料裂纹扩展。发展了一套较完整的ABAQUS-UEL二次开发步骤,为后续的研究提供了方便。同时也可以应用到更复杂的复合材料结构中,为研究这些结构受到复杂载荷时的损伤机理提供支撑。