复合材料因具有比强度高、比模量大和耐腐蚀性强等特点,在航空航天领域取得了日益广泛的应用,其中碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Polymer,CFRP）的用量更是随着产品的升级换代而逐步提高。CFRP是由纤维与树脂基体组成的预浸料经加温加压铺叠而成的典型各向异性材料,同时具有高硬度、高脆性和非匀质的特点,材料的力学性能受加载方向的影响极大,制孔时在钻头多个切削刃共同高速切削下极易产生纤维拔出、毛刺、分层、微裂纹和基体灼伤等多种形式的损伤。飞机产品装配中,CFRP零件常常需要与其它结构进行机械连接,上述制孔损伤的存在将对连接部位的服役性能产生较大影响,制约着飞机产品朝着高可靠性和长服役寿命方向发展。为抑制CFRP制孔损伤,本文围绕CFRP制孔损伤机理及钻头结构改型方法展开研究。首先,从CFRP单刃切削机理入手,研究纤维与基体在切削载荷作用下的断裂失效形式,采用有限元仿真与实验相结合的方法,解析从细观切削行为到宏观响应的跨尺度关联关系,提出面向次表面损伤、毛刺损伤和分层损伤的抑制策略;其次,建立钻削力在整个制孔过程和钻头旋转一周内的分布规律模型,阐述力与损伤产生位置的内在联系;最后,应用所提出损伤抑制策略和轴向力分布模型,进行铺层顺序改进和钻头几何结构改型,进而达到有效抑制CFRP制孔损伤的目的。全文的主要研究内容和成果如下:（1）结合有限元仿真与切削实验研究了CFRP单刃切削机理。针对细观切削,建立了CFRP单刃切削细观有限元仿真模型,分析了纤维方向角连续变化时纤维与基体的断裂失效机理,以及刀具前角和切削刃钝圆对切屑形成过程的影响。针对宏观切削,建立了CFRP单刃切削宏观有限元仿真模型,在宏观层面揭示了切削区域变形的传递规律。进行了CFRP切削力测量实验、切屑形成过程显微成像实验和基于DIC方法的切削区域变形测量实验,测量切削过程中的动态响应,结合细观-宏观仿真与切削实验结果进行了由细观到宏观尺度的切削过程分析。（2）提出了切削次表面损伤、毛刺损伤和分层损伤的抑制策略。根据上文切削机理的分析提出了“垂直铺层”方法对次表面损伤进行抑制,通过垂直铺层的宏观有限元模型和切削实验对“垂直铺层”结构的有效性进行验证。在分析切削刃与纤维、纤维与纤维间相互作用关系后,提出了大刃倾角切削方法对毛刺损伤和次表面损伤进行抑制,并进行了直角切削和斜角切削实验验证提出方法的有效性。最后,分析了分层产生的原因并据此提出了大纤维切削角切削和纤维“早断”切削概念,为钻头横刃改型奠定了基础。（3）建立了钻头旋转周期内制孔轴向力分布规律模型。利用钻削比功率对产生的局部微元力进行经验表示,计算各切削刃上任意位置切削微元的工作角度,构建局部微元力与整体钻削力的转换矩阵,进而建立了单向CFRP钻削轴向力的分布规律模型。在此基础上,计算出轴向力在钻头旋转一周时的变化规律,分析了孔周损伤位置与轴向力分布的关系。最后,通过角度变换与钻削时刻分析,计算了多向CFRP轴向力的叠加结果。（4）进行了铺层结构改进和钻头优化改型研究。验证了不同单层厚度对次表面损伤的影响,得出小铺层厚度下制孔后次表面的损伤程度明显低于大铺层厚度产生的损伤。应用前文提出的损伤抑制策略进行了钻头副切削刃改型,分析了改型后的反向切削刃的切削效果;同时改进了钻头横刃,分析了改型后横刃的切削效果。最后,利用改型与未改型钻头进行了对比试验验证,证明了本文研究内容对损伤抑制的有效性。