在过去的几十年中,复合材料在航空领域使用比例不断提高,尤其是碳纤维增强复合材料逐渐从次承力结构转向主承力结构。不可避免出现复合材料与金属连接的情况,常见的连接方式为胶接连接,胶接连接具有重量轻、成本低、无电偶腐蚀等优点,可以有效避免传统连接方法（螺栓连接、铆钉连接等）中易出现的应力集中等问题。但是金属与复合材料在材料表面、刚度等存在差异,且影响胶接接头强度的因素众多,接头失效模式较为复杂。因此,需要系统深入对金属与复合材料胶接结构失效与机理进行深入研究,对此类结构在飞机上的应用具有重要的意义。本文采用铝合金和碳纤维复合材料制备不同搭接长度、铺层方式和接头结构的胶接接头。首先,采用实验的方法获得胶接接头的载荷-位移曲线、表面应变分布和接头失效形貌。其次,基于实验数据建立仿真模型,使用VUMAT子程序编写3D Hashin失效判据模拟复合材料的损伤,使用Cohesive Zone Model模拟胶层和树脂层损伤。最后,将实验结果与仿真结果对比,验证仿真模型的有效性,分析了异质材料胶接接头在拉伸过程中内部应力分布规律,研究了胶接接头断裂过程和失效模式,探究了胶接接头的失效机理。主要结论如下:分析了不同搭接长度CFRP-CFRP胶接接头拉伸性能,研究了CFRP同质材料胶接接头拉伸载荷下应力分布状态。结果表明:接头在拉伸载荷作用下,胶层中剥离应力与剪切应力主要集中于搭接区域两端,胶层失效主要由剥离与剪切应力共同作用。接头损伤起始主要发生在CFRP层合板的搭接区域施力端且为90°铺层的树脂基体失效所致,并在剥离和剪切应力作用下裂纹发生倾斜扩展,产生界面失效和薄层纤维撕裂共存的混合失效模式。分析了不同搭接长度CFRP-Al单搭接接头拉伸性能,探究了异质材料单搭接胶接接头内部裂纹扩展与失效形貌。结果表明:单搭接接头随着载荷增加,接头受到剪切和剥离力作用,首先在复合材料端头胶层部位产生裂纹,之后扩展进复合材料板内部,最后突然断裂时胶层和复合材料板均发生严重失效。纤维受到剪切失效时会出现大量纤维断裂,能够吸收较多的能量。分析了不同搭接长度CFRP-Al双搭接接头拉伸性能,探明了异质材料双搭接接头内部典型应力分布规律和失效特点。结果表明:在拉伸载荷作用下,上下CFRP板向外侧张开,CFRP板受到剪切与剥离力作用,裂纹首先在一侧产生,在剪切和剥离力作用下逐渐向金属端头扩展,在双搭接结构转变为单搭接结构瞬间,突然发生失稳失效。分析了不同铺层方式CFRP-Al单搭接接头拉伸性能,研究了异质材料单搭接接头内部应力分布和失效形貌。结果表明:0°铺层占比对复合材料板刚度退化有较大影响,占比越高,能承受的极限载荷越大,刚度退化面积越小。[45/-45]4s的复合材料板刚度退化面积最大,能够承受极限载荷最小,与之相反,[0/90]4s的复合材料板刚度退化面积最小,能够承受的极限载荷最大。