复合材料因具有高比模、高比强及可设计性强等特点，在飞行器结构等领域得到越来越多的应用，由最初应用在飞行器的非受力构件和次要受力构件，发展到现在应用在主承力构件上，而连接问题是复合材料在实际应用过程中必然面临的课题，也是在设计结构时最优先考虑的部分。复合材料的连接设计方案在大中型复合材料的结构应用中是非常重要的，尤其体现在航空领域，对结构的安全有着至关重要的影响。由于复合材料的各向异性及脆性，其连接强度影响因素多，且失效模式复杂，这就需要合理的设计来保证连接的效率和结构的可靠性。　　本研究分为四个部分：第一部分，根据复合材料机械连接设计的理论，分析了典型机械连接的破坏模式及设计形式，针对金属接头与复合材料结构连接时存在的一些不足，设计了一种带金属接头的泡沫夹芯帽形加筋复合材料结构连接方案，用以提高接头的连接效率和改善金属接头与复合材料连接时的刚度失配问题。并选用 VARI（真空辅助成型）工艺制作出该接头连接结构。第二部分，针对所设计的复合材料接头连接结构，为了全面地分析结构中设计的几何参数对接头力学性能的影响，建立三种试验加载方案，通过对三点弯曲试验方法，对连接接头进行力学性能测试，改变上盖板角度θ和泡沫块长度Lx，根据得到并经转换后的等效弯矩位移曲线来研究变化的设计参数对接头抗弯性能的影响。最后给出了连接方案的一些合适的设计参数优化。第三部分，根据复合材料典型机械连接失效模式及影响因素，对所设计的接头连接结构进行分析，观察到整个力学试验过程中接头连接结构在不同加载方案下所出现的失效模式和失效模式间具体的变化，总结并分析了不同设计参数下结构所出现的七种失效模式以及它们产生的原因，最终得出接头连接结构的设计参数、加载方式与失效模式三者之间的关系。第四部分，运用ABAQUS有限元软件，建立了带有金属接头的泡沫夹芯帽形加筋复合材料板连接结构的模型，用数值模拟方法对设计的连接结构进行了研究，根据应力分布云图分析出结构在不同受载方式下所出现的各种失效模式，通过对比验证了试验中所观察到的结构失效情况，也验证了通过合理的参数设计优化能够改变连接接头所发生的失效形式，降低了结构发生失效时的严酷度等级，为改善复合材料的机械连接效率和可靠性提供了理论依据。