随着能源过度消耗和环境污染问题日益严峻,以轻质材料为应用基础的汽车、飞机等结构轻量化成为研究主流。在结构制造领域,连接是一种必不可少的传递力和运动的方式,主要包括机械连接、焊接和胶接。金属与非金属之间的连接往往采用机械连接和胶接。本文以钛合金和CFRP单搭接接头为研究对象,分别对机械连接、胶接和混合连接三种连接方式进行研究,主要研究内容和研究成果如下:(1)对粘接工艺中的胶接压力、胶层厚度进行实验研究,选择胶层厚度在0.1mm~0.3mm范围内变化,当胶层厚度为0.2mm时,接头强度最佳为11123.6N。选择胶接压力在1000N~2500N范围内变化,当胶接压力为2000N时,接头强度最佳为9135.7N。(2)利用ABAQUS软件对胶接、铆接和混合连接进行有限元模拟,以分析搭接接头的失效过程,并进行对比。在拉伸过程中,胶接结构的胶层端部先失效,随后裂纹向中间扩展,直至胶粘剂完全失效;机械连接主要是铆钉杆中间部位承担载荷,平行于拉伸方向的双钉铆接结构存在两铆钉承载不均匀现象,靠近拉伸方向的铆钉承载较大;混合连接时,胶层先承担载荷,随后向铆钉转移,铆钉的存在可以阻止胶层裂纹延伸,增加连接强度和断裂韧性。(3)通过实验研究胶接、单钉和双钉以及双钉位置对铆接和混合连接力学性能的影响。研究发现增加铆钉个数,铆接结构的连接强度和断裂韧性显著增加,而混合连接强度降低。混合连接在拉伸过程中胶层先承担载荷,胶层失效后,铆钉还能承担部分载荷,铆钉的存在延迟裂纹扩展,提高连接强度和断裂韧性。铆钉位置对接头强度影响并不明显。将实验与有限元分析结果进行对比分析,结果相差很小,说明本文中的有限元模型具有可信性。此外研究铆钉孔的存在对胶接接头的影响,进行相应的有孔胶接实验,由于孔周围应力集中,导致胶接强度降低,孔数越多,对接头强度的弱化作用就越明显。与胶接、铆接和有孔胶接相比,混合连接既可以提高连接强度和断裂韧性,又可以减少铆钉个数,达到轻量化的目的。