由于復合材料的脆性、彈性和強度等性能參數的各向異性的特性,使得其無論是靜載分析還是疲勞分析均比金屬材料的分析復雜;層合板的層間特性和疲勞分析中材料性能的退化,更是加劇了問題的復雜性。應力分析的準確性、失效準則的合理性及材料性能退化準則的客觀性,為數值模擬方法的可行性及其結果的可信性奠定了基礎。
復合材料可改善結構性能,具有顯著的減重效益,在航空航天結構中已由次承力件發展為主承力件,且應用面逐步擴大。整體化和大型化是航空航天復合材料結構件的發展趨勢。但目前而言,復材結構的連接問題仍然存在。機械連接安全可靠并可傳遞大載荷,所以在復材結構中應用廣泛。然而孔的加工工藝會引起不可預測的初始損傷,破壞材料的連續性,對結構的完整性和承載能力帶來不利影響;由于復合材料是脆性的各項異性材料,其孔周應力集中比金屬嚴重得多。因此,連接部位通常是復材結構強度的薄弱環節。實驗對復合材料機械連接進行全面可靠地分析,周期長、成本高;解析法只能處理簡單的問題,對復雜結構的分析卻無能為力。相比較而言,數值模擬方法可靠、成本低、效率高,還可考慮各種結構形式、載荷及邊界條件非常適合于工程應用。本課題總結了數值模擬中的有限元法在復合材料機械連接中的應用。