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粘接结构被广泛应用在航空航天、汽车、建筑结构、微电子封装等领域，粘接结构的疲劳性能和使用寿命是工程设计和应用的必要数据。然而目前，我国尚未建立粘接结构的使用规范、测试标准和试验方法，这方面的基础研究还很匮乏。本文采用汽车用有机硅密封胶SY-227，疲劳试验采用中空圆柱形对接粘接试件，对其进行单轴和多轴的疲劳性能试验。试验采用应力控制，通过分析棘轮效应、疲劳损伤、拉伸和扭转分量和多轴疲劳寿命的变化，研究了这种粘接材料粘接的对接结构的单轴和多轴疲劳损伤的变化规律。针对粘接结构疲劳损伤的特点，提出了适用于此粘接材料的对接结构的疲劳寿命预测模型。主要研究内容和结论如下：
针对中空圆柱形对接试件的制作困难，试件质量难以保证的问题，自行设计了一套中空圆柱形对接试件的制作模具，可以制作出同轴度高、粘接厚度和粘接强度均衡，适用于单轴和多轴疲劳试验的对接粘接试件，保证了试验质量和结果的可靠性。
对对接粘接结构进行了单轴拉伸和单轴扭转疲劳性能试验。分析了应力幅值、平均应力、循环周期和不同加载历史对对接试件疲劳性能的影响，并通过疲劳数据分析了棘轮应变、棘轮应变率、疲劳损伤演变，总结了疲劳寿命变化规律。结果表明，随着应力幅值、平均应力增大和循环周期变小，对接结构的棘轮应变、棘轮应变率随之增大，而疲劳寿命随之下降。应力幅值加载历史影响到后续的棘轮应变响应，其对棘轮应变的影响大于平均应力加载历史对棘轮应变的影响。与单轴拉伸循环不同，单轴扭转循环的棘轮应变分为瞬态变化和稳态变化两个阶段，试件单轴扭转循环加载时的应力循环次数高于相同情况下的单轴拉伸循环加载时的应力循环次数。
通过多轴疲劳性能试验，研究了粘接试件的多轴疲劳性能。结合应力-应变响应曲线、拉伸和扭转分量分析和棘轮应变演变分析，总结了多轴疲劳寿命的变化规律。研究表明，非比例加载路径对棘轮应变的影响大于比例加载路径对棘轮应变的影响；在多轴加载路径下，正应力对棘轮应变的影响大于剪应力的影响。随着等效应力幅值和等效平均应力的增大以及循环时间的缩短，等效棘轮应变增大，疲劳寿命缩短。椭圆路径加载下加载速率对等效棘轮应变和疲劳寿命的影响较小，且椭圆路径加载下粘接试件的寿命最短。
采用临界面法和能量密度寿命预测模型对粘接试件的多轴疲劳寿命进行了预测。预测结果发现，拉应变幅模型对此粘接试件疲劳寿命的预测结果偏保守，剪应变幅模型预测的疲劳寿命结果偏危险，能量密度模型预测结果虽然偏保守，但与前两个模型预测结果相比，预测准确性较好。在对试件多轴疲劳断裂后断口以及试验结果分析的基础上，结合对接粘接结构在多轴循环载荷作用下的疲劳损伤特性，提出采用混合损伤的比例系数，对能量密度预测模型进行改进。改进后的能量密度模型大大提高了此粘接结构多轴疲劳寿命预测的准确性，此修正模型可用于对接粘接结构的多轴疲劳寿命预测。
针对中空圆柱形对接试件的制作困难，试件质量难以保证的问题，自行设计了一套中空圆柱形对接试件的制作模具，可以制作出同轴度高、粘接厚度和粘接强度均衡，适用于单轴和多轴疲劳试验的对接粘接试件，保证了试验质量和结果的可靠性。
对对接粘接结构进行了单轴拉伸和单轴扭转疲劳性能试验。分析了应力幅值、平均应力、循环周期和不同加载历史对对接试件疲劳性能的影响，并通过疲劳数据分析了棘轮应变、棘轮应变率、疲劳损伤演变，总结了疲劳寿命变化规律。结果表明，随着应力幅值、平均应力增大和循环周期变小，对接结构的棘轮应变、棘轮应变率随之增大，而疲劳寿命随之下降。应力幅值加载历史影响到后续的棘轮应变响应，其对棘轮应变的影响大于平均应力加载历史对棘轮应变的影响。与单轴拉伸循环不同，单轴扭转循环的棘轮应变分为瞬态变化和稳态变化两个阶段，试件单轴扭转循环加载时的应力循环次数高于相同情况下的单轴拉伸循环加载时的应力循环次数。
通过多轴疲劳性能试验，研究了粘接试件的多轴疲劳性能。结合应力-应变响应曲线、拉伸和扭转分量分析和棘轮应变演变分析，总结了多轴疲劳寿命的变化规律。研究表明，非比例加载路径对棘轮应变的影响大于比例加载路径对棘轮应变的影响；在多轴加载路径下，正应力对棘轮应变的影响大于剪应力的影响。随着等效应力幅值和等效平均应力的增大以及循环时间的缩短，等效棘轮应变增大，疲劳寿命缩短。椭圆路径加载下加载速率对等效棘轮应变和疲劳寿命的影响较小，且椭圆路径加载下粘接试件的寿命最短。
采用临界面法和能量密度寿命预测模型对粘接试件的多轴疲劳寿命进行了预测。预测结果发现，拉应变幅模型对此粘接试件疲劳寿命的预测结果偏保守，剪应变幅模型预测的疲劳寿命结果偏危险，能量密度模型预测结果虽然偏保守，但与前两个模型预测结果相比，预测准确性较好。在对试件多轴疲劳断裂后断口以及试验结果分析的基础上，结合对接粘接结构在多轴循环载荷作用下的疲劳损伤特性，提出采用混合损伤的比例系数，对能量密度预测模型进行改进。改进后的能量密度模型大大提高了此粘接结构多轴疲劳寿命预测的准确性，此修正模型可用于对接粘接结构的多轴疲劳寿命预测。