复合材料螺栓连接接头在航空结构中被广泛使用,接头在实际工况中承受静载荷以及随机载荷的作用,其对应的疲劳问题是相关领域技术人员关注的重点。建立一种有效的随机载荷预测方法,能够使得复合材料抗疲劳性能优势得到充分的发挥,一直是工程界探讨的重点。试验部分使用T700碳纤维层合板制成2种铺层、6种几何尺寸、共12种规格的复合材料接头,使用MTS试验机进行不同载荷的加载。静力拉伸、压缩试验得到接头在静力载荷作用下的载荷位移曲线,进而得到不同尺寸及铺层下接头的拉伸压缩强度。常幅疲劳试验将接头静力强度值的不同百分比值作为载荷最大幅值,得到相应载荷水平下的疲劳寿命,拟合出常幅疲劳S-N曲线。随机试验所加载的随机载荷谱由Gaussian随机过程生成,载荷谱包含拉压过程,应力比R=-1。随机疲劳试验按照编制随机载荷谱进行加载,通过雨流计数法可得到接头的随机疲劳寿命。以上试验中可得到接头在不同载荷状态下的失效模式,进一步对比接头几何参数、铺层顺序对接头力学性能的影响。接头随机疲劳寿命预测部分分成两部分:唯象模型预测和有限元模型预测。唯象模型预测基于随机载荷谱幅值服从Weibull分布的特点,使用幅值分布概率密度函数,再由常幅实验所拟合得到的S-N曲线公式,变换得到关于幅值的接头寿命损伤函数,基于Miner线性累积损伤准则,可以预测随机疲劳的寿命情况。有限元模型预测分别基于Puck准则和Hashin准则建立,使用复合材料三维模型静力和疲劳判定准则,通过VUMAT和UMAT子程序编程实现对接头的疲劳寿命预测计算,以及损伤过程的演化分析。