纤维增强树脂基复合材料(简称复合材料)因具有比强度高、比模量高、耐疲劳等优点而受到人们的关注,它可以通过粘接的方式与金属连接到一起而形成一种新型材料。这种新型材料可以充分发挥复合材料和金属各自的优良性能,有着更高的损伤容限和疲劳极限,已成为制造飞行器的主要材料之一。另外,复合材料与金属粘接还可以应用于大型机械和结构的加固和修复,可以显著提高结构承受的载荷能力。复合材料与金属粘接属于异质粘接,两种粘接基体性能相差较大,在受到较大的外界载荷作用时,粘接层容易出现裂纹而使整个粘接结构被破坏。可以通过对金属表面进行改性处理的方式来获得更高的粘接强度,这对保证金属/复合材料粘接结构的可靠性有着积极的作用。本文在全面回顾了异质材料粘接研究现状和粘接理论的基础上,提出采用激光对铝合金表面进行处理,通过改变激光的处理参数而获得不同的表面形貌,之后采用共固化工艺制作了单搭接试件并进行了拉伸试验,深入研究了激光功率、扫描速率、光斑间隔与粘接强度的关系。其次,采用有COMSOL多物理场仿真软件,通过建立激光理论模型以及传热和边界条件对激光表面处理过程进行数值模拟,得到了激光表面处理过程的温度场分布,并以表面粗糙度作为评定参数,分析了不同扫描速率和光斑间隔对表面形貌的影响。最后利用仿真得到的表面轮廓,建立了粘接区单胞模型,通过单胞应力分析计算了宏观粘接强度。结果表明,激光表面处理会在铝合金表面上形成具有一定规律的形貌,该形貌会增加粘接时的实际粘接面积,增强粘接剂和金属表面的机械结合作用,从而使粘接部分的破坏由界面破坏变为混合破坏,提高粘接强度。此外,若要获得较高的粘接强度,在进行激光表面处理时,要求激光的光斑间隔与光斑直径相等并在合理范围内使用较高的扫描速率。本文的研究成果将为激光表面处理工艺与仿真分析及复合材料与金属的粘接性能研究提供理论基础和实验依据。