碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic/Polymer,CFRP)以及钛合金由于密度低、比强度高、耐腐蚀等特点,在航空航天领域的应用越来越广泛,并形成大量的CFRP/Ti合金叠层机械连接结构。而随着航空航天产品的更新换代以及对性能要求的不断提升,对于结构件可靠性提出了更高的要求。现有的研究表明,干涉连接技术可以有效提高结构件的强度和疲劳寿命,因此CFRP/Ti合金干涉连接结构在航空航天领域使用逐步增多。但是,构件在服役过程中不可避免地出现振动工况,结构件连接界面发生微动损伤,导致干涉连接界面产生微动磨损、微动疲劳等问题,严重影响CFRP/Ti合金干涉连接结构的健康服役。当前对于CFRP/Ti合金干涉连接界面微动行为及损伤机理的研究相对滞后,影响了该结构在航空航天领域的运用。本文围绕CFRP/Ti合金干涉连接界面微动行为及损伤机理进行研究,从干涉螺栓安装引起干涉域界面损伤为起点,研究了干涉量与界面损伤类型之间的关系;进而分析动态载荷下干涉构件微动行为,揭示了CFRP/Ti合金干涉构件微动幅值、力学特性的演化规律及损伤机理;最后针对局部界面微动磨损问题进行了详细分析,探索了微动过程中各区域界面微动摩擦磨损特性(CFRP/Ti合金接触、Ti/Ti接触),揭示了界面微动磨损机理。全文主要研究内容及成果如下:(1)利用有限元及压钉试验揭示了干涉连接损伤机理。采用ABAQUS有限元软件建立了不同干涉量下干涉连接安装过程三维模型,同时利用用户子程序对CFRP损伤机制进行编写,通过定义5种不同损伤类型,分析了不同干涉量下损伤的主要类型,总结了基体压缩、纤维-基体剪切断裂以及纤维压缩是CFRP主要的损伤形式。进行了准静态CFRP/Ti合金干涉连接试验,获得了不同干涉量下压钉过程的载荷-位移曲线,并通过对干涉界面的微观形貌分析,从微观层面阐述了不同干涉量下CFRP/Ti合金干涉连接结构的损伤类型,揭示了干涉连接过程CFRP界面的损伤机理,验证了有限元模型的准确性。另外,利用显微分析技术,进一步表征了不同干涉量下干涉界面微观缺陷的类型。(2)提出了一种CFRP/Ti合金干涉连接构件微动行为试验方法,研究了微动过程CFRP/Ti合金干涉构件微动行为,揭示了干涉量、载荷水平对于微动幅值、孔周应力应变以及刚度等力学特性的影响规律。同时,微动试验获取了不同干涉量下CFRP/Ti合金干涉构件的强度和微动疲劳寿命(S-N曲线)曲线。另外,在考虑刚度退化的基础上,建立了干涉构件微动过程孔周应力-应变计算模型。(3)研究了CFRP/Ti合金干涉构件微动失效机理,建立了干涉量与损伤形式间的关系模型,进而从微观角度表征了干涉域CFRP/Ti、Ti/Ti接触界面形貌演变特征,揭示了微动磨损以及疲劳损伤的机制。通过实验模拟干涉域微动接触情形,分析了不同微动幅值下的摩擦磨损特性,给出了微动幅值与微动摩擦系数、微动斑形貌及粗糙度之间的相互关系。在此基础上,建立了两种适用于CFRP/Ti合金干涉连接构件微动疲劳寿命预测模型,研究了干涉量、应力水平与微动疲劳寿命之间的关系,获得了构件的优化干涉量区间。(4)建立了微动幅值与界面摩擦系数关系模型,通过分析CFRP/Ti合金接触界面微动摩擦磨损行为,研究了微动幅值、频率、载荷、温度、纤维方向对摩擦特性、界面形貌的作用规律,同时通过对微观形貌的表征,从显微角度分析了微动过程纤维、基体、钛合金表面损伤形貌,揭示了低微动幅值下CFRP/Ti合金接触微动磨损机理。