碳纤维复合材料因其优越的材料特性普遍应用在航空军工,国防飞机等行业。为了方便结构件连接,复合材料板件上含有众多通孔和盲孔需要加工。然而,高硬度的碳纤维和高粘性的环氧树脂相混合使在加工这些通孔、盲孔时,因各向异性的材料性能和较低的层间结合强度会产生很多的钻孔缺陷。然而对CFRP制孔损伤机理的研究,大多还只停留在对加工工艺的研究,关于如何评价制孔质量的方法并没有深入的讨论。本文主要研究内容和结果如下:首先分析常见制孔损伤形式,结合影响制孔质量因素,分析一维评价制孔质量理论体系,建立三维分层体积评价方法,给出三维分层体积数学公式。设计钻孔实验,利用扫描电镜技术观察制孔的出口质量,代入三维分层体积评价方法,分析三维分层体积评价方法对碳纤维孔壁内部分层评价的有效性与合理性;其次,针对钻孔损伤评价方法,分析钻孔过程中各种缺陷形式的形成机理。根据各缺陷形式对出口质量不同的影响程度,建立三维综合损伤评价标准。设计钻削实验,验证单一的评价标准并不能准确反应制孔出口质量,论文提出的评价模型可以更加有效的综合考虑各制孔缺陷对制孔出口质量的影响。然后,通过Memetic算法,结合铺层规则特别是防分层规则,提出层合板优化模型。采用CFRP钻孔实验,设计几种钻速条件下不同铺层角度对碳纤维板钻孔影响实验,比较了铺层角度对碳纤维板轴向力的影响,实验结果得到采用防分层规则优化后的碳纤维板能够降低分层、毛刺等缺陷。最后针对碳纤维板是脆、弹性材料的特点,引入线弹性断裂力学对临界钻削轴向力进行理论推导。基于断裂力学基本原理,推导出了制孔过程中的能量平衡公式。并结合经典弯曲理论,解出带有预制孔的碳纤维板临界轴向力理论公式。设计有无预制孔、不同预制孔直径实验研究预制孔对CFRP钻孔过程中轴向力的影响。最后分析了预制孔在CFRP钻孔过程中所起的作用。