复合材料凭借其优异的力学性能,成为一种主要的航空材料。由于螺栓连接具有连接强度受环境影响较小,可重复拆卸和装配等优点,其被广泛应用在飞机结构中,因此飞机中存在大量复合材料螺栓连接结构。在进行螺栓连接时,需对螺栓施加一定的预紧力,以保证结构的可靠性和寿命。工程应用中发现,预紧力的大小会影响复合材料螺栓连接结构的力学性能。本文结合试验与仿真,探究预紧力对复合材料螺栓连接结构力学性能的影响,旨在为飞机结构中的螺栓预紧力设计提供参考。论文的主要研究工作包括:（1）建立了复合材料螺栓连接结构的有限元模型。以复合材料螺栓连接结构为研究对象,针对拉伸加载过程,基于三维Hashin静态失效准则和材料性能突降准则,建立结构静载拉伸有限元模型;针对疲劳加载过程,基于三维Hashin疲劳失效准则、材料性能突降准则和材料性能渐降准则,建立结构疲劳有限元模型;采用ABAQUS软件建立复合材料螺栓连接结构三维实体模型。（2）在螺栓预紧力大小不同情况下,研究了预紧力对复合材料螺栓连接结构拉伸力学性能的影响。通过设计复合材料单搭接接头,开展静载荷拉伸试验,使用3D-DIC测量试件的表面应变场和位移场,研究不同预紧力对接头的极限载荷、拉伸刚度、破坏位移和表面应变等的影响规律。采用建立的拉伸有限元模型,分析了拉伸载荷下螺栓应力变化、复合材料损伤起始和扩展过程、以及预紧力对复合材料渐进损伤影响。结果表明,在一定的范围内,预紧力大小不改变静载拉伸下接头的失效形式,失效形式均为螺栓断裂。随着预紧力的增大,复合材料单搭接接头的极限载荷和破坏位移先增大后减小,拉伸刚度不断增大。相同拉伸载荷下,随着预紧力的增大,孔周复合材料板表面eyy应变的绝对值不断减小;孔壁复合材料损伤区域减小,但过大预紧力会增大复合材料板内表面损伤区域。相同拉伸载荷下,预紧力大小会通过改变接头位移量,影响接头次弯曲程度。（3）在螺栓预紧力大小不同情况下,研究了预紧力对复合材料螺栓连接结构疲劳力学性能的影响。通过设计的复合材料单搭接接头,开展了拉-拉疲劳试验,研究不同预紧力对接头失效形式、疲劳寿命和复合材料板孔径伸长量的影响规律。采用建立的疲劳有限元模型,分析了复合材料损伤起始和损伤扩展过程,以及预紧力对复合材料渐进损伤影响。结果表明,在一定的范围内,预紧力大小不改变疲劳载荷下接头的失效形式,失效形式均为复合材料板孔径伸长量达到失效标准。随着预紧力的增大,复合材料单搭接接头的疲劳寿命逐渐增大。在疲劳试验中,复合材料板孔径伸长量随循环次数的变化曲线可以分为三个阶段,疲劳初始阶段、孔径缓慢增长阶段和孔径加速增长阶段。增大预紧力,有助于抑制疲劳初始阶段复合材料基体损伤和纤维损伤区域扩展。