汽车车身设计与制造中,新材料和新结构的使用对部件的连接技术提出了新的挑战,胶粘连接以其众多优势而不断得到应用。然而,胶粘连接的力学性能在不同载荷状态下具有显著差异,其在拉伸载荷下的断裂韧性明显低于剪切载荷,在一定程度上限制了胶粘连接的应用位置。本论文以试验研究、理论解析和有限元模拟相结合的方法,揭示不同载荷下胶粘连接中裂纹扩展的特征,提出抑制Ⅰ型断裂时裂纹扩展的方法,探究其增韧机理,指导试验设计并成功实现拉伸载荷下胶粘连接强度与韧性的提升。论文通过多角度加载试验,获得胶层处于不同载荷状态时、胶接接头的断裂强度与能量吸收值,观察胶层裂纹的起始位置与扩展过程以及断裂面形貌,揭示不同断裂模式时胶接接头的力学特性。进一步采用双悬臂梁胶接试件进行Ⅰ型断裂试验,针对部分结构胶粘剂试验中出现的胶层裂纹“粘-滑”不稳定扩展行为,通过建立解析模型和进行断裂面微观观测,成功解释其产生机理并在仿真模拟中再现这一现象。基于断裂试验中总结的,裂纹扩展特征和胶接接头强度与韧性的相关性,针对Ⅰ型断裂,论文提出两种可能会抑制裂纹扩展的方法:胶层分布式局部增强和粘接面结构化。首先采用内聚力模型模拟胶层进行仿真研究,验证两种方法对胶接接头增韧的可行性。然后进行试验验证:采用脉冲激光对粘接面烧蚀处理使之结构化,发现结构化表面形貌高度特征参数与激光参数之间的强非线性关系,实现对形貌的量化改变并获得最佳胶粘力学性能;在胶层预置钎料颗粒,使之在固化过程中与两侧粘接面形成微钎焊,以实现胶层内点状分布式增强,有效抑制了裂纹扩展的不稳定行为。基于各组分真实力学性能并结合周期性边界条件,论文在细观尺度建立微钎焊胶接接头非均质代表体元,从代表体元的断裂响应中,准确获得宏观尺度内聚力模型的输入参数,实现跨尺度模拟。细观模型模拟中,探究组分间界面强度对胶接接头力学性能的影响,揭示胶层微钎焊连接对接头增韧作用的细观机理,对试验中材料的选择、界面的设计与工艺参数的优化具有指导意义。