近年来,用于航空航天、汽车、船舶以及医学工程的材料正在逐渐由金属材料过渡到复合材料,而碳纤维复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）层合板因为它本身优异的静力学和动力学特性而被广泛地运用。由于一体化、模块化等技术的逐渐改善,对于以上应用领域的零部件通常使用不同的连接技术进行连接,而胶接连接则是最简单且应用最普遍的连接方式。本文主要对CFRP板单搭胶接结构进行了试验和仿真,以了解其结构性能,并对胶接结构进行多目标多参数优化。首先,制作不同胶接长度和宽度以及铺层方式的CFRP层合板胶接结构试件,并在由长春科新提供的WDW-300型万能拉伸试机上进行轴向拉伸测试。由试验结果可知:CFRP单搭接试验件完全断裂时的拉伸载荷随着搭接宽度和长度的增加而变大,当层合板临近胶层的首层以及第二层铺层角度逐渐减小时,胶接结构的失效载荷逐渐增加;粘接区域有多种失效模式,当胶接长度增加时,内聚失效的区域减小,层合板分层区域逐渐变大,而不同搭接宽度所对应的破坏模式的变化趋势却和搭接长度相反,铺层方式的差别也会造成不一样的失效模式。其次,基于仿真软件ABAQUS 6.14创建CFRP层合板胶接结构的三维仿真模型,对结构的极限失效载荷和粘接强度、层合板层内和层间的失效模式及应力分布进行分析。结果表明:数值与试验结果的相对误差均低于7.34%,而仿真失效模式和试验失效模式的变化趋势相同;CFRP层合板单搭胶接结构的连接刚度随着胶接长度和宽度的变大而增加,随胶层厚度的增加而减小,随着被黏接板第一层纤维铺层角度的减小而增大;胶层和层间的法向应力也和不同的胶接参数有关;胶接参数的差异对胶接结构的拉伸和剪切强度有较大的影响。最后,采用拉丁超立方方法采取样本点构造拉伸强度和剪切强度的二次多项式响应面建代理模型,基于遗传算法在MATLAB中编写多参数多目标优化程序并进行优化,得到Pareto最优非劣解集,通过逼近理想解排序法（technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS）对Pareto中的较优解进行排序比选。结果表明:代理模型与数值结果之间的复相关系数R~2为0.9993和0.9999;由响应面图可以得出极限失效载荷随不同胶接参数的变化趋势和试验以及仿真结果的变化趋势一致,且得到了CFRP单搭胶接结构的最优参数组合,即搭接长度、胶层厚度和搭接宽度分别为14.62 mm、0.08 mm和10 mm,CFRP单搭胶接结构的拉伸强度和剪切强度分别提高了2.65%和17.24%。