复合材料以高比强度、高比模量和可设计性等突出特点在航空航天领域中被广泛应用。胶接技术以维持复合材料完整性、减轻结构重量等优点,在选择复合材料连接方式上的优先级越来越高。因此研究复合材料胶接结构强度、破坏机理和破坏过程对保障飞机可靠性和安全性方面至关重要。本文通过理论分析和数值模拟研究分析了复合材料单搭胶接结构和含夹杂层胶接结构的应力分布状态和损伤过程,然后进行复合材料夹杂胶接试验以验证数值模型的有效性和适用性。重点研究了胶层厚度、夹杂层厚度、夹杂层材料和搭接长度等接头几何参数对单搭胶接接头强度的影响,并对胶接接头的渐进损伤过程进行可视化模拟。基于弹性力学分析法建立复合材料单搭胶接结构应力分析理论模型,并拓展出胶层内嵌夹杂层的复合材料单搭夹杂胶接结构应力分析理论模型。基于三维Hashin复合材料失效准则、材料刚度退化模型和内聚区模型,在Abaqus软件环境中,通过自定义材料子程序的方式建立复合材料单搭胶接和夹杂胶接渐进损伤分析模型。通过该模型可获得胶接结构和夹杂胶接结构在单轴拉伸载荷下由胶层厚度、夹杂层厚度和夹杂层材料所影响的应力分布状态和搭接剪切强度变化规律,以及复合材料胶接结构的损伤变化过程。结果表明,胶接接头强度随胶层厚度的增大而减小,胶层剪切应力和剥离应力峰值均出现在胶接接头重叠区端部。夹杂层对胶层边缘应力峰值影响较大。夹杂层可降低胶接结构胶层边缘峰值应力,使胶接接头极限拉伸载荷随夹杂层厚度的增而增大。此外,当夹层材料弹性模量大于胶黏剂时,接头极限载荷要大于纯胶接结构。通过复合材料夹杂胶接实验研究了搭接长度对接头的影响。结果表明,接头承载能力随搭接长度的增加而增加,夹杂胶接接头的主要失效形式是复合材料层压板的分层和表层层内失效。通过复合材料夹杂胶接有限元模型对更大搭接长度下的接头强度和损伤行为作出预测。研究得出当搭接长度超过一定值时,搭接接头拉伸载荷基本不再增加,同时接头的主要破坏形式会转变为复合材料层压板断裂。