双材料粘接结构广泛应用于诸如车辆、航空航天以及微机电系统等工业领域。这类结构由于存在材料的非连续性,其强度和可靠性问题异常突出,极大地制约了其使用范围和使用条件。一般来说,粘接界面端附近的奇异应力场是引起异质材料结构失效的主要原因之一。因此,减轻或消除界面端及其附近的应力奇异性对于提高界面结合强度,进而提高异质材料结构的安全可靠性有着重要的理论和实际意义。本文采用理论分析、数值计算并结合相应的实验,对界面端及其附近的应力奇异性与界面强度的关系进行了系统研究,具体内容概括如下。针对匀质各向同性双材料粘接梁结构,采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/铝(AL)和聚碳酸酯(PC)/铝材料组合。首先利用特征值方程分析了平面应变、平面应力界面端奇异性特征值随倾斜角的变化。而对于一般有限尺寸的三维结构,理论分析将受到限制,则需要利用有限元分析软件对具有不同界面特征的三维异质材料结构的应力奇异性进行分析,研究了影响双材料三维界面端应力奇异性的几何因素。分析了倾斜角对三维界面端奇异性特征值的影响,并与二维条件下的理论值进行比较。研究发现,界面端点的奇异性特征值不能用二维条件下的理论值来估算；而界面端线上的值在某些情况下可以用二维条件下的理论值进行估算。同时分析了棱角大小对界面端点附近应力奇异性的影响,研究结果表明：棱角大小对界面端奇异性特征值有明显影响,随着棱角的增大界面端点的奇异性特征值随之增大并收敛于平面应变条件下的理论值。研究发现,采用圆弧对三维双材料结构的棱边进行倒角,则原界面端点独特的应力奇异性现象消失,完全退化为界面端线附近的应力奇异性。其次,设计了一系列具有不同界面尺寸、接头倾斜角的PMMA/AL和PC/AL材料组合粘接试样,在纯弯曲条件下进行了强度试验。实验结果表明：界面尺寸大小对粘接梁的界面强度无明显影响；失效弯曲应力随接头倾斜角增大(应力奇异性变强)而减小。这一结果说明减小或者消除界面应力奇异性可以有效提高界面粘接强度。为进一步研究三维应力奇异性对界面强度的影响,设计了一系列有圆弧倒角的PMMA/AL和PC/AL试样并进行了四点弯曲实验。实验结果表明：与无圆弧倒角的试样相比,有圆弧倒角试样的界面强度明显得到提高。最后,通过对实验数据拟合建立表征三维应力奇异性指数与失效应力关系的经验公式并对双材料粘接梁的界面强度进行预测,预测值与实验结果吻合很好。