复合材料由于其优异的强度/重量比,在轻量化结构中被广泛使用,在将复合材料用于大型结构时,连接必不可少,胶接连接方式对结构增重较少,且有着良好的抗疲劳性、密封性和抗腐蚀性,是复合材料连接的重要手段之一。由于复合材料最初应用是在航空航天方面,之后逐渐渗透到其它行业,对胶接的现有研究更多是集中在胶层厚度为0.1~1mm的薄胶层胶接接头,而在风电叶片、汽车等民用领域中,胶层厚度往往能达到数毫米甚至更高,在此胶层厚度下,被广泛使用的经典理论往往不再适用。为了增加胶接连接的可靠性,必须对厚胶层胶接接头进行详细和系统的研究。本文以胶层厚度为1~5mm的复合材料单搭接胶接接头为基础,考虑胶层厚度、搭接宽度、搭接长度、被粘物厚度、胶接面角度等影响因素,分别从应力分析、实验研究、失效预测等方面对其进行研究。借助有限元工具,建立了接头的3维受力模型,并完成受力分析;从实验得到的失效模式可以看出,不同设计几何参数下,接头的破坏模式存在明显的区别,并使用应力分析结果与实验结果进行对照分析;另外,通过编写用户子程序USDFLD,建立了合理的渐进失效模型(PDM),对接头的失效强度和失效模式进行了预测。之后,在将实验、有限元应力分析和渐进失效分析等手段的结果进行分析得出:在厚胶层下,较短搭接长度(<25.4mm)时以粘附失效为主,在胶层厚度增加至5mm后,由于剥离应力增大,还会出现剥离方式的粘附和内聚破坏,接头强度随着胶层厚度增加而下降;接头的强度与搭接宽度近似于正比关系,但在失效模式上,由于搭接宽度增加后,宽度方向的侧向收缩效应更加显著,宽接头出现了月牙形区域的剥离方式粘附和内聚破坏;搭接长度的增加会导致胶层的破坏方式从较短时的粘附破坏为主,逐渐转变为大面积的胶黏剂内聚破坏和被粘物内聚破坏,在搭接长度超过63.5mm后,由于搭接区域末端的剪切应力集中程度加剧,试样开始出现了较大面积的复合材料分层破坏;被粘物越薄,复合材料出现分层破坏的面积越大,接头的强度也越低;随着被粘物的胶接面铺层角度的增加,纤维层承载拉伸应力、剥离应力的能力降低,且纤维层的应力增加,而胶层的应力会减小,在不改变接头拉伸模量和弯曲模量的情况下,相对于0°或90°胶接面铺层角度,采用45°可以在一定程度上增加接头的失效强度。此外,本文的渐进失效模型对于厚胶层接头的各项几何设计参数的接头强度预测与实验值误差在20%左右,在工程上是可以被接受的。