复合材料和铝合金作为主要的航空材料,在飞机结构中存在着大量装配关系。在制造偏差与装配偏差下,构件装配过程中配合面间会出现间隙,当装配间隙超过一定的范围时,必须采取相应的填隙补偿措施。相比于同种材料的装配连接,填隙补偿对复合材料-铝合金之间的连接性能影响更为复杂。本文以复合材料翼盒结构为研究对象,针对复合材料壁板、翼梁等和铝合金翼肋间隙补偿问题进行研究,建立了一种结合试验与仿真的分析方法,探究填隙补偿工艺对复合材料-铝合金连接结构力学性能的影响,旨在为实际生产工程中填隙补偿方案提供理论上的依据。论文的主要研究工作包括:(1)建立了带有均匀间隙的复合材料-铝合金简化模型,提出了一种新的间隙制造方法。以复合材料翼盒为研究对象,分析了复合材料壁板、翼梁和铝合金翼肋间装配间隙的存在,并针对该结构在装配与受载时的承载特点与受力情况,抽象出双端固支装配模型以及单搭接拉伸模型;通过钢垫片制造出均匀间隙,建立了装配试样与拉伸试样。(2)基于双端固支装配模型,使用装配试验台模拟施加螺栓夹紧力,开展了填隙补偿对结构装配时力学性能影响的研究。通过应变片试验得到试件表面局部的应变分布,再结合3D-DIC测量的试件表面应变场,得到填隙补偿对试样表面应变的影响规律;通过有限元内聚力单元进行层间应力与损伤情况的分析。结果表明,随着间隙的增大,试件表面应变值增大,复合材料孔边与螺栓垫圈边缘处层间应力损伤范围变广;垫片补偿可以极大地减小试样弯曲变形,抑制层间损伤程度,但也使螺栓挤压区应变增大。总体而言,液体垫片补偿效果略好于可剥垫片。(3)在装配间隙和螺栓夹紧力不同情况下,研究了填隙补偿对复合材料-铝合金连接结构拉伸力学性能的影响。基于单搭接拉伸模型,开展静载荷拉伸试验,测试了不同夹紧力和填隙补偿方式作用下拉伸接头的极限载荷和拉伸刚度,分析了影响规律。基于三维Chang-Lessard失效准则和刚度退化准则,利用ABAQUS用户子程序USDFLD,建立了复合材料-铝合金单搭接拉伸接头的渐进损伤分析模型,分析了接头损伤起始、损伤扩展及最终完全失效过程。结果表明,随着装配间隙的增大,复合材料-铝合金单搭接接头的极限载荷和拉伸刚度不断减小,接头次弯曲现象越明显,螺栓孔周围区域应变与损伤集中范围变大;加入垫片后,对接头的极限载荷、拉伸刚度以及孔边损伤变化均有明显的增益效果,相同垫片厚度下,可剥垫片次弯曲挠度小于液体垫片,且对于损伤的抑制好于液体垫片。而当螺栓夹紧力过大时,却削弱了接头的拉伸力学性能。