复合材料具有多种优点，如比强度较大、比刚度较高、良好的可设计性以及较好的抗腐蚀性等，这都使得其在航空航天领域的使用更为广泛。复合材料机械连接适用于传递较高的载荷，是复合材料连接中最常用的一种连接形式。为了进一步减轻飞机结构的重量，因此在设计复合材料时，其许用硬度值持续增加，这导致其疲劳问题开始显现出来。所以，创建一种可以满足工程实际需求的复合材料机械连接结构疲劳寿命预测方法是一个重要的研究课题。本文针对以上问题，首先以层压板理论为基础，创建了预测复合材料机械连接疲劳累积损伤寿命的方法。而本文则应用ABAQUS有限元软件建立复合材料-钛合金机械连接结构的三维有限元模型，并进行应力分析；在单层板疲劳刚度退化模型的基础之上，结合了正则化疲劳寿命预测方法，推导并建立了复合材料疲劳加载过程中剩余强度退化模型；为对结构的损伤及整体失效进行判定，在Hashin-Yeh所提出的静态失效准则基础之上发展出了适用于疲劳破坏的疲劳失效准则进行材料的损伤判定。其次，对复合材料-钛合金机械连接结构进行疲劳试验研究。从疲劳寿命、孔边挤压变形和破坏模式方面对其疲劳性能进行了讨论分析。最后，对结构在双级拉-拉疲劳载荷作用下的损伤扩展与疲劳寿命进行了仿真分析与预测，并与试验结果进行了对比，同时探索研究了不同钉孔配合方式对结构疲劳寿命的影响。