为了研究碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)层间力学性能在高温环境中的老化失效行为,设计了CFRP层间拉伸和层间剪切实验,在高温(80℃)环境中进行0(未老化)、120、240、360、480、600和720 h的老化测试,分析CFRP层间失效强度和失效形式随老化时间的变化规律,得到随高温老化的二次应力准则响应面。建立CFRP层间力学性能预测模型,得到不同老化衰减系数下的退化模型,并通过CFRP层间仿真模型进行了验证。结果表明:随着高温老化时间的增加,层间拉伸和层间剪切强度总体上都发生了一定程度的退化,层间拉伸时更容易发生碳纤维丝剥离,层间剪切发生局部的树脂剥离,纤维之间的分层更加明显,高温老化使树脂与纤维丝的界面结合力显著下降。通过CFRP层间力学性能随高温老化的二次应力准则,计算不同老化时间后的内聚力模型参数,预测CFRP在高温老化条件下的层间强度,发现仿真与实验误差率在10%以下,说明了CFRP层间失效预测模型的准确性。