随着汽车工业的快速发展,新型轻质材料的使用对部件之间的连接技术提出了新挑战。结构胶接相比于传统连接方式,具有不破坏被连接件表面、低应力集中等优点,得到了越来越广泛的应用。然而,以环氧树脂为代表的胶粘剂由于固化后形成的聚合物本身脆性较大,使得其在诸多领域的应用中受到限制。为了克服这一限制,满足汽车工业对高强度、高模量环氧树脂的需求,同时兼顾成本和经济性,通过填充纳米颗粒对环氧树脂进行改性,进而得到具有更高综合力学性能的复合材料,成为近年来工程和学术领域的研究热点。基于上述背景下,本文选用二氧化硅纳米颗粒与超顺磁四氧化三铁纳米颗粒,按照1wt.%、3wt.%与5wt.%的质量分数对Araldite?AY105-1/HY 991环氧树脂进行改性,开发了胶粘剂哑铃型试件、双悬臂梁试件、端部缺口弯曲试件以及单搭接胶接接头的制备工艺,并对其典型工况下的力学性能开展了试验测定。建立单搭接胶接接头试件三维有限元仿真模型,并对比分析单搭接胶接接头试件拉伸-剪切试验结果与仿真结果之间的吻合程度,验证有限元模型的准确性。具体研究内容包括:（1）制备纳米颗粒改性环氧树脂胶粘剂哑铃型试件,并对其进行准静态拉伸测试,获得不同纳米颗粒改性胶粘剂的弹性模量和失效强度;制备纳米颗粒改性胶粘剂双悬臂梁试件与端部缺口弯曲试件,分别进行I型/II型断裂特性加载试验,获得对应试件I型/II型断裂能。以上试验组成了对纳米颗粒改性环氧树脂典型加载工况参数的测定,测试得到的数据被用在后续有限元仿真材料属性参数定义之中。（2）以碳纤维0°/90°交叉铺层得到的碳纤维增强复合材料作为基底,环氧树脂作为连接剂,制备纳米颗粒改性环氧树脂单搭接胶接接头,然后对其进行准静态拉伸-剪切加载试验,获得胶接接头的载荷-位移曲线,并得到相应试件失效载荷;利用ABAQUS仿真软件定义材料参数并建立单搭接胶接接头三维有限元模型,模拟试件准静态拉伸-剪切加载胶层失效过程,将仿真输出的结果与试验结果进行对比分析,验证有限元模型的准确性。研究结果表明,在1wt.%与3wt.%颗粒质量分数下,两种纳米颗粒改性后的环氧树脂弹性模量、拉伸失效强度、I型断裂能、II型断裂能以及剪切失效载荷数值均有所提高;而当颗粒质量分数为5wt.%时,以上力学性能变化具有不一致性。对比所选用的两种颗粒,二氧化硅纳米颗粒对环氧树脂的力学性能提升更加明显。单搭接胶接接头试件失效载荷-试验曲线与仿真曲线吻合度良好,验证了本文有限元建模的可靠性,以期为胶粘剂力学性能测试和建模、以及基于纳米颗粒的胶粘剂改性方法提供参考。