复合材料结构连接界面增强设计是航空复合材料结构整体性设计的重要环节之一。作为界面增强技术之一的Z-pin增强技术具有明显提高层合板层间断裂韧性和剪切强度的能力，且能够实现整体成型，顺应航空复合材料结构整体性设计的发展趋势。　　本文首先从细观力学理论出发构建起混合模式载荷下的Z-pin细观力学模型，用以描述Z-pin在抑制层合复合材料分层时的桥联作用。通过数值求解参数化分析了植入角、直径和非对称植入参数在不同混合率下对单根Z-pin桥联律的影响：较小的Z-pin植入角对Z-pin承载能力的提升影响很小；在Z-pin直径为0.28mm~0.50mm范围内，无论哪种混合模式下，直径越大单根Z-pin的承载能力越强；在Z-pin非对称植入参数0.2~0.5范围内，单根Z-pin承载能力随着非对称植入参数增大而增强。　　根据Z-pin细观力学本构方程预测所得桥联律，建立Z-pin连接的粘聚区模型。基于该模型，建立了Z-pin增强复合材料T型接头有限元模型，仿真结果与T型接头拉脱试验结果吻合。　　为了解决传统有限元模型在处理层合复合材料结构分层损伤时对网格密度要求高的问题，本文还探索性地开发了一种基于NURBS曲面的复合材料分层扩展有限元模型，并在ABAQUS二次开发平台上编写了用户自定义单元（UEL）。最后运用无初始裂纹悬臂梁试件和MMB试件对该扩展有限元模型进行了仿真分析，与实验的对比结果说明本扩展有限元模型的可行性。