随着复合材料在航空器结构中使用比例不断提高,其与钛合金、铝锂合金等金属材料连接应用日趋广泛。与机械连接相比,胶接连接成本低、重量轻,且无钻孔引起的应力集中,金属-复合材料胶接结构具备独有优势。然而,金属与复合材料在材料表面、刚度与热膨胀系数等方面存在差异,且复合材料层间性能薄弱,胶接结构破坏模式复杂。因此,系统深入地研究金属-复合材料胶接结构破坏模式及机理,对此类结构的设计与应用具有重要意义。本文采用钛合金与芳纶纤维复合材料制备不同搭接材料、搭接长度、胶层厚度的单搭接胶接接头,在不同环境温度下进行拉伸试验,利用数字图像相关技术、应变采集系统与光学显微镜,对接头表面应变与破坏模式进行表征,探究异质材料胶接接头破坏机制及微观机理。主要研究内容及结论如下:对不同连接参数异质材料接头进行拉伸试验,分析不同环境温度下的接头拉伸性能。结果表明:异质材料胶接接头承载能力弱于同质材料,当搭接长度由20mm增至80mm,接头极限载荷均值从4.38kN提升至6.36kN,当胶层厚度由0.2mm增至1.2mm,接头极限载荷均值从6.13kN降低至5.89kN,-50℃与100℃环境温度下,接头极限载荷均值分别为4.82kN与0.60kN。分析接头连接参数与环境温度对断面形貌的影响,探明异质材料接头破坏模式。结果表明:随着搭接长度增加,复合材料层间破坏模式增多。随着胶层厚度增加,钛合金-胶层界面破坏模式增多。高低温环境下出现钛合金-胶层界面破坏。分析不同拉伸载荷下异质材料接头表面应变,结合接头微观形貌与胶接理论,探明异质材料接头破坏机制及微观机理。结果表明:在破坏过程初期,复合材料端部以剪切应力为主,物理连接形成的钛合金-胶层界面不易破坏。接头脱粘出现损伤后,钛合金-胶层界面对面外剥离应力敏感,界面易破坏。对比不同连接参数接头应变场,揭示不同连接参数接头拉伸性能及破坏模式变化的原因,探明接头破坏特征。结果表明:被胶接件刚度不匹配使异质材料接头偏移及被胶接件变形高于同质材料接头,复合材料端部易破坏。接头连接参数变化使复合材料端部应力状态改变,影响接头承载能力与破坏模式。