碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高比强度,高比模量,耐腐蚀,耐疲劳等优异性能,在新一代大型民用客机中的使用比例逐年增加,对于我国正在研制的CR929宽体客机复合材料用量预计达到51%。在承载结构中使用CFRP的主要目的是减轻飞机的重量,节约能源提高飞机的燃油效率,随着宽体客机的设计外形尺寸增加,承力构件的厚度也增加,为了满足承载结构的需求,构件的装配孔直径随之变大,孔径的变大直接导致钻削力、钻削温度明显升高。针对CFRP承载结构制孔钻削力、钻削温度高导致制孔出口分层损伤、孔壁热损伤易发,工艺试验手段优化大孔径制孔工艺成本高等问题,本文采用仿真分析与试验相结合的方法,开展CFRP承载结构制孔过程有限元分析及试验验证,对CFRP承载结构制孔工艺优化。论文的主要研究工作如下:(1)开展CFRP承载结构制孔过程钻削力仿真研究,为出口分层损伤控制奠定基础。首先明确了CFRP大孔径钻削仿真中CFRP建模的尺度,基于ABAQUS二次开发用户自定义子程序接口,利用Fortran语言编写了CFRP宏观本构模型。其次建立了CFRP承载结构制孔仿真有限元模型,开展CFRP钻削试验验证了有限元模型的正确性。最后,预测了制孔过程中的轴向力、扭矩,研究了转速、进给量对轴向力扭矩的影响。在相同参数下对比了有限元模型的仿真误差。(2)开展CFRP承载结构制孔温度场仿真及试验研究,为孔壁热损伤控制奠定基础。首先从能量守恒及解析建模制孔区域热源角度,基于钻削过程中的热量分配及材料去除几何特性,利用ABAQUS生死单元技术建立了CFRP承载结构制孔温度场仿真有限元模型。其次搭建出口温度测量试验平台,从出口温度的温升过程及分布特性角度验证了有限元模型的正确性。最后对出口温度进行了预测,阐明了转速、进给量对出口温度的影响,对比了不同位置处孔壁的热损伤。(3)CFRP承载结构制孔损伤控制。利用钻削力、出口温度预测有限元模型,首先选取了硬质合金、TiN涂层、CVD金刚石涂层三种钻头,对比了三种钻头的制孔轴向力、出口温度仿真结果并结合制孔质量优选了CFRP承载结构制孔刀具,初步控制制孔损伤。其次以优选的刀具,利用曲面响应法对制孔工艺参数进行优化,进一步控制了出口分层、孔壁热损伤。最后基于前期研究结果提出CFRP承载结构低损伤制孔工艺策略,并验证工艺策略的可行性。