碳纤维复合材料因具有轻质、高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点而被广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料，在汽车、航空航天、国防等领域的应用也越来越受到人们的重视。激光辐照带来的大量热能是复合材料层合板破坏的主要原因，需要对激光辐照复合材料层合板产生的各种效应进行深入细致的研究。通过试验测试和数值模拟对碳纤维/环氧树脂复合材料层合板在激光辐照下的温度场和烧蚀形貌进行了分析，研究了激光辐照对复合材料层合板温度场和烧蚀形貌的影响。研究的主要内容包括：（1）利用红外热像仪，通过CO₂连续激光辐照碳纤维环氧树脂复合材料层合板前后过程的观测分析，得到了激光辐照下复合材料层合板的正面和背面温度场分布规律。分别分析了激光功率密度、层合板厚度和铺层方式对温度场的影响，并且对激光辐照复合材料层合板产生的烧蚀现象、烧蚀产物和烧蚀形貌进行了细观分析。此外，还进行了铝合金板以及涂层铝合金圆柱壳在激光辐照下的试验研究，得出了其在激光辐照下温度场的分布规律，并与复合材料实验结果进行了对比分析。（2）以实验所得碳纤维复合材料层合板的正、背面温度场分布为基础，建立了用于模拟激光辐照复合材料瞬态温度场的三维有限元模型，有限元分析结果与相同激光辐照条件下的实验结果基本一致。（3）基于单元生死法建立了用于模拟激光辐照复合材料热烧蚀的三维有限元模型，与相同条件下的激光辐照烧蚀实验结果进行了对比分析，并进一步研究了光强分布方式，光斑半径和不同材料性能等参数对激光辐照热烧蚀数值模拟的影响。结果表明，光强分布方式对复合材料层合板表面热烧蚀形貌有重要影响，而材料参数是决定热影响区域大小的主要原因。