碳纤维/树脂基复合材料层合板具有高比模量、高比强度等优异的特性,其广泛使用于飞机蒙皮、耐压储罐、运动器械等领域。复合材料连接结构,包括复合材料元件之间和复合材料—金属元件之间的连接,在复合材料结构设计中占有重要的地位。大量事实表明,设计合理的连接设计,不但能够满足使用要求、减轻结构重量,而且可以延长结构的使用寿命。否则,可能首先在连接处产生破坏,甚至造成重大事故。因此,对复合材料黏结结构进行强度分析具有十分重要的工程意义。本文通过拉伸试验和有限元分析两种方法,对碳纤维/树脂基复合材料层合板进行了破坏机理的分析。首先通过拉伸试验,测得层合板在单向拉伸作用下的荷载—位移曲线,并对试件断口形貌进行了分析。然后建立有限元模型,使用Hashin失效准则和刚度退化模型来判断材料是否失效和失效后的材料特性。试验和有限元分析表明,碳纤维/树脂基复合材料层合板的失效模式主要是纤维拉伸失效、基体拉伸失效以及拉伸分层失效。通过拉伸试验研究了Z-pins增强碳纤维/树脂基复合材料黏结结构在单向拉伸作用下的剪切强度。试验结果表明:(1)植入Z-pins会提升黏结结构的强度;(2)在一定条件下,增加体积分数由于会引入过多的损伤,从而降低黏结结构的强度;(3)搭接长度的增加会显著提升黏结结构的强度。使用有限元分析的方法,建立了三种有限元模型,使用内聚力模型来模拟胶层脱胶的过程,计算了应变能释放率。分析结果表明:植入Z-pins和增加搭接区域长度,都会增加Z-pins增强碳纤维/树脂基复合材料黏结结构的抑制开裂的能力。