机械连接在复合材料结构中有着越来越广泛的应用，然而机械连接孔边缘较大的应力集中使其成为复合材料结构的薄弱部位。复合材料制造工艺复杂，其力学性能易呈现明显的分散性，并且存在着很多不确定性因素。因此，寻求合适的可靠性分析方法研究复合材料层合板机械连接的概率强度，对复合材料结构的可靠性设计具有很重要的参考价值。本文以二维有限元技术和层合板累积损伤分析方法为基础，考虑复合材料性能的不确定性，建立了一种基于子集模拟方法的复合材料机械连接概率强度分析方法，并采用该方法研究了失效准则、刚度退化方法以及非线性对复合材料层合板机械连接概率强度的影响。其次，针对子集模拟方法运算量大的不足，提出基于响应面法的复合材料连接概率强度分析方法，并在二维有限元模型上验证了该方法的应用。建立参数化三维有限元模型，考虑不同的累积损伤分析方案和插值系数的影响，进一步研究了这一方法的稳健性和准确性。最后，对三种不同的复合材料机械连接方案进行了三维静强度分析和基于响应面法的概率强度分析，研究了在不同情形下基本随机变量的分散性对层合板机械连接概率强度分布的影响。