疲劳开裂是钢结构常见病害之一。粘贴碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固疲劳开裂钢结构是一种新兴、快捷、耐久的结构加固技术,环氧胶粘剂为最常用的粘结材料。胶粘剂的性能对CFRP/结构界面粘结性能的影响显著。同时在碳纤维增强复合材料中,基体环氧树脂(EP)的性能直接影响复合材料的性能。因此,本文旨在研发出一种性能优良的环氧树脂胶粘剂。以往多为试验研究,分子动力学模拟相对较少。考虑到试验研究成本高,受外界环境影响大,本文采用试验研究与分子动力学模拟(MD)相结合的方法,探讨纳米材料增强环氧树脂体系的性能。主要研究工作如下:(1)研究不同掺量的羧基功能化碳纳米管(TNMC1)、羟基功能化碳纳米管(TNMH1)和氧化石墨烯(TNGO-10)对环氧胶粘剂常温固化下胶体静力性能的影响,得出各纳米材料的最佳掺量,利用扫描电子显微镜(SEM)对胶体拉伸断面形貌进行分析,从微观层面揭示了纳米材料对环氧树脂的增强增韧机制。(2)采用不同的固化温度对质量分数为0.2%的TNMH1/EP和TNMC1/EP进行固化,测试固化后TNMH1/EP和TNMC1/EP的静力性能。研究固化温度对碳纳米管增强环氧树脂体系的影响,得出各自最佳的固化温度,并分析固化温度对复合材料性能的影响机制。(3)对比分析了不同种类胶粘剂的静力性能,及不同胶粘剂下CFRP/钢双搭接接头的力学性能,并通过其界面剪应力的分布及荷载位移曲线分析纳米材料对复合材料的影响。(4)介绍了基于Materials Studio2019软件的分子动力学模拟基本理论与步骤,以及三种建立环氧树脂交联体系的方法。通过建立不同交联度的环氧树脂体系及不同直径的碳纳米管增强环氧树脂体系,分析了这些变量对体系的自由体积、玻璃转化温度(Tg)、内聚能及体系势能的影响。进而从分子层面探讨了纳米材料增强环氧树脂体系的机理。