为响应节能、环保的现代交通工具的设计要求，金属三明治结构件被广泛推广使用。焊接接头是三明治结构中的基本要素。对各种焊接接头的变形、损伤及破坏的实验研究要花费大量的人力物力。如采用有限元模拟加关键试验验证的研究方法可以有效地节约成本，提高效率。金属的焊接接头是一个组织和力学性能不均匀体，在进行有限元模拟之前必须对接头的局部材料性能进行表征，这样才能够得到比较精确的结果，同时对评定整体接头性能和改善焊接工艺也是十分必要的。本文通过对CCS-B低合金钢激光三明治板的焊接接头组织、硬度及强度的分析，研究了接头的力学不均匀性；同时研究了一种双边冲剪实验测定三明治结构中焊缝区材料应力-应变关系的方法。其基本原理是在焊接成型的三明治板上切取小工字型试样，进行双边冲剪实验，测得材料的阻力曲线。然后利用有限元软件ABAQUS建立边界条件与双边冲剪试验相同的有限元模型，利用有限元反向迭代计算求得局部材料的应力—应变关系。与常规光滑拉伸试验相比，双边冲剪材料表征技术具有自身的优越性，能够很好的表征三明治结构中焊接接头局部材料的力学性能。在上述研究的基础上利用双边冲剪实验测定表征CCS-B低合金钢激光焊焊接接头焊缝区域局部的力学性能。最后利用双边冲剪试验获得的数据对低合金钢焊接接头在拉伸载荷条件下的不均匀变形演化和损伤起始及断裂过程进行模拟预测和规律分析。研究结果表明：CCS-B低合金钢激光焊焊接变形不均匀性与接头各区域的力学性能不均匀性密切相关，对于高匹配接头变形主要集中在远离焊缝的母材区。在ABAQUS大型商业有限元软件平台上采用G-T-N损伤模型对CCS-B低合金钢激光焊焊接的损伤演化及失效过程进行了预测分析，结果表明在模拟拉伸过程中的损伤主要发生在强度相对较低母材区，与接头横向拉伸实验结果一致。本文的研究为三明治结构的关键焊接接头失效分析提供参考依据。