复合材料胶接接头结构以其诸多的优良性能被广泛地应用于航空、航天等领域。对复合材料胶接接头力学性能的研究是一个十分重要的问题,直接关系到工程结构的安全可靠性。由于复合材料结构的损伤破坏机制远比传统金属结构复杂,目前复合材料胶接结构的力学性能研究还不完善。本文在充分吸收国内外研究成果的基础上，针对层合板单搭胶接接头、层合板与编织复合材料单搭胶接接头及Z-pins增强复合材料单搭胶接接头,从破坏模式、失效机制、强度预测、逐渐损伤分析及应力分析等方面对其进行了实验及数值研究。主要研究内容如下:　　第一,对复合材料胶接结构的国内外研究进展进行了综述,介绍了胶接接头的应力、强度及渐进损伤分析及Z-pins增强复合材料接头的力学性能方面的研究现状及已取得的一些重要结果,并对本文的研究目的及意义进行了阐述。　　第二,阐述了各种接头试验件的制备工艺过程,并建立了对各种接头进行强度预报和逐渐失效分析的数值方法。数值建模的基本思想为:应用界面单元模拟接头的开裂,三维实体单元模拟胶层、复合材料板及Z-pins的应力场;考虑了基体拉伸破坏、纤维拉伸破坏、基体纤维剪切破坏、剥离分层、编织复合材料基体拉伸破坏、胶层破坏及界面破坏七种失效模式;采用能量失效准则判断界面元失效,应用Shokrieh等改进的三维Hashin失效准则分析层合板破坏,应用von Mises强度失效准则判断三维六向编织复合材料基体失效,用最大应力准则分析胶层破坏,并采用材料性能突然退化模式。基于有限元软件ANSYS来完成数值分析,用APDL语言开发了相应的程序。建立的有限元分析模型能够有效地模拟从初始加载到最终失效过程中复合材料胶接接头的力学响应及损伤的萌生与扩展。　　第三,对层合板与层合板单搭胶接接头在单向拉伸载荷作用下的力学行为进行了实验和数值研究。首先,实验研究了不同层合板厚度、胶层含缺陷及搭接区端部有胶溢出接头的失效行为,分析了其破坏模式及失效机理,并比较了这四种接头的失效强度。然后,对各类接头进行了强度预报及逐渐失效分析,并将数值与试验结果进行了对比,验证了模型的有效性。最后,分析了胶层中面及界面的应力分布,研究了参数(层合板厚度、搭接长度、胶层厚度、层合板铺设方式、缺陷及溢出胶)对沿胶层中面及界面中心线的剪应力及剥离应力的影响,并模拟了搭接区层合板各层间剪应力及剥离应力的分布。　　第四,采用实验和数值方法研究了层合板与编织复合材料单搭胶接接头的力学性能,分别比较了不同搭接长度、不同粘接体材料、不同胶粘剂类型及搭接区端部溢出胶接头的单向拉伸失效强度,并分析了十种接头的破坏模式及失效机理。另外,针对各类接头进行了强度预报及逐渐失效分析,并将数值预报的接头失效模式及强度与试验结果进行了对比,吻合较好。同时,计算了胶层中面及界面的应力分布,讨论了参数(粘接体厚度、粘接体材料、搭接长度、溢出胶长度与厚度及编织角度)对胶接界面剪切及剥离应力的影响,并分析了搭接区层合板沿搭接长度方向各层间剪切及剥离应力的分布。　　最后,对Z-pins增强复合材料单搭胶接接头在单向拉伸载荷作用下的力学特性进行了实验研究和数值计算。对三排、二排及“工”字型排列的三种类型Z-pins增强单搭胶接接头结构进行了拉伸破坏实验,分析了Z-pins数量及排列方式不同的增强接头的破坏模式及失效机理,并将三种类型Z-pins增强接头与无Z-pins增强接头的失效强度进行了对比。对三种Z-pins增强接头进行了强度预报及逐渐失效分析,比较了数值与实验结果,吻合较好。最后,模拟了胶层中面及界面的应力分布,研究了参数(Pins直径、Pins间距、Pins材料属性及层合板铺设方式)对胶层剪切及剥离应力的影响,并分析了搭接区层合板各层间剪切及剥离应力的分布。