随着结构工程技术与现代材料技术迅猛发展,特别是满足航空航天、船舶工业、汽车工业及军工技术等领域的发展需求,先进连接结构及复合结构件应用越来越多,已逐步成为现代飞机与船舶设计与制造的重要组成部分,大大提高了现代飞机及船舶的性能和使用寿命。先进连接结构与复合材料构件(复合构件)在使用过程的载荷分布合理性对其性能影响至关重要,其结构应力分布不合理、应力集中严重及超负荷工作均会使结构及材料的使用寿命降低,甚至造成灾难性后果。红外锁相热像技术作为一种先进的检测手段,显著提高信噪比,可提取固体材料动态热弹性效应的微弱温度变化,为利用动态热弹性效应进行结构应力分析提供了技术支持。基于红外锁相热像的结构应力分析方法既适用于金属材料,也适用于非金属材料,具有非接触、非破坏、单次检测面积大、实时性好、及检测速度快等优点。因此,研究基于红外锁相热像的连接结构与复合材料构件的应力分析技术,不仅可解决复杂结构及复合构件的应力分析问题,也具有广阔的应用前景和实际应用价值。本文从固体材料在动态载荷作用下机(应力或应变)-热(温度)耦合关系、测量原理、仿真分析、铆接构件应力检测、非绝热加载条件的应力修正、复合构件应力检测及其组份识别等方面进行系统深入研究。　　运用热弹性力学理论、连续介质弹性力学本构方程和热力学理论研究了固体材料在动态交变载荷作用下机(应力或应变)-热(温度)耦合关系,并建立基于动态热弹性效应的固体材料应力-温度耦合模型,利用该模型和有限元法分析了材料力学性能与热物性参数及加载参数对应力-温度耦合关系的影响及规律,确定了基于动态热弹性效应的固体材料应力分析的必要条件。　　分析了红外锁相热像检测的信号噪声误差,研究了固体材料热弹性耦合系数标定方法,并采用红外锁相热像系统标定了Q235钢与铝合金2A12的热弹性耦合系数,在此基础上进行了铝合金2A12试件的应力分析试验研究。　　研究了基于红外锁相热像的飞机铆接结构件应力分析技术,分析了不同铆钉构型对飞机铆接结构样件应力分布的影响;分析了非热绝加载条件对样件温度变化及应力水平的影响,建立了非绝热加载条件下基于红外锁相热像的结构应力检测与分析修正模型,进而提高了非绝热加载条件下的应力分析准确性。　　采用有限元法对动态交变载荷作用复合材料构件的应力分布进行了分析,通过数字散斑相关方法试验验证了红外锁相热像测量复合材料构件应力分布的准确性,为进一步实现红外锁相热像检测技术在工程材料结构应力分析的应用奠定基础。　　研究了基于红外锁相热像的夹芯复合材料构件的应力分析技术,并建立了基于夹芯复合材料构件不同组份温度变化差异的组份识别人工神经网络模型,实现了对夹芯复合材料构件不同组份的应力分析,基于固体材料能量热耗散原理,采用红外锁相热像技术测量了铆接结构件的耗散温度变化,利用耗散温度与载荷幅值之间的关系快速测定了小过盈量铆接结构件的疲劳极限。