碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）具有高比强度,高比模量,耐腐蚀,耐高温,抗疲劳,可设计性好等优点,因而在航空航天、汽车、风电叶片和体育休闲等领域中得到了越来越广泛的应用。CFRP是由碳纤维和树脂基体这两种力学性能差异很大的材料按特定的设计方式组合而成,其宏观性能由组分材料和细观结构决定。CFRP的细观结构与宏观结构均会对其损伤和失效产生影响,因此有必要对CFRP进行宏-细观跨尺度分析。胶接技术是飞机和汽车轻量化发展中的关键性技术之一,能够连接异质材料,具有适用范围广、设计灵活、结构质量轻、抗疲劳性能强和工艺简单等优点。研究胶接接头的力学性能,改进其性能预测方法及理论,可以为飞机和汽车中胶接接头的优化设计提供重要的指导作用。本文旨在研究CFRP及其胶接接头的力学性能,为其在工程实践中的应用提供理论依据。论文的主要内容如下:通过试验测试了作为基体材料的7901环氧树脂在不同应变率下的拉伸、压缩和剪切力学性能,建立了基体的应变率相关的弹塑性本构关系和连续损伤模型（CDM）。根据组分性能,采用细观力学分析法预测不同纤维体积分数和应变率时CFRP的弹性性能和强度。建立单胞的有限元（FE）模型,预测不同、纤维分布方式和应变率时材料的弹性性能。建立代表性体积单元（RVE）的FE模型,分析材料在不同载荷下的细观损伤机理,并预测纤维和基体之间的界面强度、、纤维分布方式和应变率对材料强度和失效模式的影响。对不同铺层顺序的CFRP层合板进行不同加载速率的拉伸和压缩试验,获得纵向拉压性能和不同应变率下的横向拉压性能,并通过细观模型获得不同应变率下的剪切性能。基于复合材料宏观力学,引入动态增强因子（DIF）对其模量和强度进行修正,结合改进的Hashin失效准则和CDM,建立了可考虑应变率效应的渐进失效模型。将该模型通过VUMAT子程序嵌入ABAQUS/Explicit中,对不同应变率的CFRP层合板进行仿真分析。对比仿真结果与试验结果,验证FE模型的准确性。建立了包含弹性变形、塑性变形和指数型退化的自定义内聚力模型（UCZM）模拟胶层失效,通过VUMAT子程序实现。建立双悬臂梁（DCB）试件和端部开口弯曲（ENF）试件的三维FE模型进行仿真分析,对比仿真和试验结果,验证UCZM模型的准确性。通过试验确定胶粘剂力学参数与应变率的关系,对UCZM进行简化并考虑应变率的影响,建立了自定义的应变率相关的三线型CZM模型,通过VUMAT子程序实现。建立厚被粘物搭接-剪切试验（TAST）的三维FE模型进行不同加载速率的拉伸仿真分析,对比仿真和试验结果,验证应变率相关的三线型CZM模型的准确性。针对不同设计参数的CFRP单搭接和斜接胶接接头的拉伸失效进行了试验研究和数值模拟。在三维FE模型中,基于改进的Hashin准则和CDM预测层合板面内损伤的起始和演化,应用CZM模拟层合板的分层损伤,应用UCZM模拟胶层的失效。系统地研究了接头在不同参数下的拉伸力学行为的变化,分析了搭接长度、搭接宽度、层合板铺层对单搭接接头的强度、失效模式和应力分布的影响以及斜接角度、层合板铺层、胶粘剂力学性能对斜接接头的强度、失效模式和应力分布的影响。还考虑了加载速率对接头强度的影响,运用应变率相关的三线型CZM模拟胶层的失效,仿真结果与试验吻合良好。