在复合材料的制备过程中,由于其工艺的特殊性必然会形成各种缺陷,其中孔隙是最常见且不可避免的缺陷之一。随着复合材料在各个领域中的应用越来越广泛,近年来研究孔隙对复合材料力学性能的影响也越来越受到人们的重视。孔隙对复合材料力学性能的影响主要和孔隙率以及孔隙细观特征有关,孔隙的存在会对复合材料的模量、强度以及疲劳性能等产生不利影响。因此,研究孔隙对复合材料力学性能及复合材料连接结构的影响,就成为了一个十分重要的问题,这对保证复合材料结构的安全性和可靠性具有重大意义。本文的研究内容主要分为三部分:孔隙随机分布算法,孔隙对复合材料力学性能的影响,以及孔隙对复合材料层合板及连接结构的影响。首先根据孔隙的不同形貌特征对孔隙进行分类,并针对不同类型的孔隙建立多种不同的孔隙随机分布算法。然后从细观层面上研究孔隙对复合材料力学性能的影响,包括孔隙率和孔隙细观特征（孔隙形状、孔隙尺寸和孔隙分布）对复合材料的横向拉伸、横向压缩、面内剪切以及面外剪切力学性能的影响。最后将不同孔隙率下复合材料的力学性能引入到宏观复合材料结构模型中,从宏观层面上研究孔隙对复合材料层合板以及复合材料连接结构的影响。首先,编程建立可以随机生成不同类型孔隙的孔隙随机分布算法。采用基于Matlab软件的图像处理方法对复合材料微观形貌图像进行处理,获取孔隙尺寸分布的统计数据。以孔隙尺寸分布的统计数据为依据,针对不同类型孔隙,分别采用不同的理论模型,通过C++编程建立多种孔隙随机分布算法:以硬核模型为基础,编程建立可以生成规则孔隙的孔隙随机分布算法;对邻点融合法进行改进,编程建立可以生成小尺寸不规则孔隙（孔隙尺寸小于纤维直径）的孔隙随机分布算法;以平稳随机介质模型为基础,编程建立可以生成大尺寸不规则孔隙（孔隙尺寸大于纤维直径）的孔隙随机分布算法。然后结合随机序列扩张算法和最近距离分布算法的优点,提出了一种改进的纤维随机生成算法。最后将改进的纤维随机生成算法和孔隙随机分布算法相结合,通过Python语言参数化生成包含不同类型孔隙的RVE（Representative Volume Element）模型。其次,从细观层面上通过有限元方法研究孔隙对复合材料横向拉伸、横向压缩、面外剪切以及面内剪切力学性能的影响。在考虑基体弹-塑性的情况下,首先使用不同孔隙率的RVE模型研究孔隙率对复合材料力学性能的影响,研究结果表明复合材料的力学性能随着孔隙率的增大而不断减小。其次使用相同孔隙率下包含不同孔隙细观特征的RVE模型研究孔隙分布、孔隙尺寸以及孔隙形状等因素对复合材料力学性能的影响。研究结果表明孔隙分布只影响复合材料的最终破坏路径,孔隙尺寸会影响复合材料的强度,孔隙形状则对复合材料的弹性模量和强度都会产生影响。最后使用相同孔隙率下包含不同类型孔隙的RVE模型,研究孔隙类型对复合材料力学性能的不同影响。研究结果表明规则孔隙对复合材料力学性能的影响最小,小尺寸不规则孔隙的影响次之,而大尺寸不规则孔隙的影响则最大。最后,在宏观层面上通过有限元方法研究孔隙对复合材料层合板及复合材料连接结构的影响。将通过细观模型获得的不同孔隙率下复合材料的宏观力学性能引入到复合材料层合板的宏观三维有限元模型中,使用累积损伤法研究孔隙对不同铺层复合材料层合板的刚度和极限拉伸破坏载荷的影响。然后建立铝板/复合材料板的单搭接胶接连接结构、单搭接单钉螺栓连接结构以及双搭接三钉螺栓连接结构的三维有限元模型,采用累积损伤法研究孔隙对三种铝板/复合材料板连接结构的结构刚度和极限破坏载荷的影响,以及孔隙对胶层应力、次弯曲效应和钉载分配的影响。研究结果表明复合材料层合板及连接结构的极限破坏载荷都随着孔隙率的增大而减小,但当层合板中包含较多0°铺层时,复合材料层合板及连接结构的刚度随孔隙率的变化则不是很明显。同时孔隙在一定程度上有助于减小胶接连接结构的胶层应力集中,减小单搭接单钉螺栓连接结构的次弯曲效应,以及缓解双搭接三钉螺栓连接结构钉载分配的不平衡。