随着航空技术的飞速发展,当代航空制造业对新材料和新工艺提出了更高的要求,其中“轻量化”是最重要的发展方向之一。碳纤维增强热塑性复合材料（Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composite,CFRTP）以其质量轻、比强度高、综合性能优异等特点逐渐应用于飞机机身结构件中。与此同时,钛合金作为飞机的典型结构材料,在航空制造领域依然会长期存在。因此,在航空构件的制造过程中,不可避免地会遇到CFRTP与钛合金的连接问题。相较于传统机械连接与胶接,激光连接技术凭借其高精度、高效率和工艺灵活等特点在CFRTP与钛合金的连接上具有突出优势。由于异质材料存在较大性能差异,CFRTP与钛合金之间的激光连接技术还面临着许多挑战,而装夹条件的改变对接头质量有显著影响。本文针对CFRTP与TC4钛合金连接结构开展热-机耦合仿真与激光连接实验,重点研究激光连接过程中装夹条件对接头连接界面熔合特征和剪切性能的影响规律。首先,构建CFRTP与TC4钛合金激光连接过程有限元模型并对热源模型进行校核,对不同工艺参数下激光连接过程温度场进行仿真求解。研究不同工艺参数下界面树脂熔化区形貌特征,获得最优工艺参数组合。其次,通过加载接触状态来实现装夹应力的边界条件加载,开展不同装夹条件下激光连接过程热-机耦合仿真求解。研究不同装夹条件下激光连接过程中温度场与应力场分布规律,为进一步探究装夹条件对接头的连接界面熔合形貌特征、剪切性能及破坏机制奠定基础。随后,开展不同装夹条件下CFRTP与TC4钛合金激光连接工艺实验。探讨在装夹压力作用下CFRTP与TC4钛合金连接接头熔合界面及机械啮合效应的形成过程,并研究不同装夹条件对接头连接界面熔合微观形貌与元素分布的影响规律。实验结果表明,当采用回型装夹方式,装夹载荷为0.8 MPa时,接头连接界面熔合效果最佳。在熔合线附近有明显的元素扩散现象,元素过渡区宽度范围为8.5～16μm。进一步探究界面熔合缺陷形态与形成机理,分析表明,树脂高温下发生热氧化分解形成气泡缺陷,其分布位置与最终形态受到装夹作用力的影响。最后,针对激光连接过程中不同装夹条件下获得的CFRTP与TC4钛合金激光连接接头开展拉伸剪切性能测试,研究装夹条件对连接接头剪切性能的影响规律,并通过分析接头断裂界面形貌探究其破坏机制。研究结果表明,连接接头断裂方式为混合破坏,包括被连接件自身破坏、界面破坏和结合树脂层的内聚破坏。相较于装夹载荷,装夹方式对接头剪切强度的影响更为显著,当装夹方式为回型装夹,装夹载荷为0.8 MPa时,接头可获得较高的剪切强度。