近年来，热塑性纤维复合材料由于其高比强度、高比模量和耐烧蚀性能得以广泛的应用，越来越多的复合材料构件采用自动铺放成型。由于温度历程对复合材料构件成型质量有较大影响，所以对热塑性复合材料自动铺层过程的温度场进行研究对提高铺放成型质量具有重要意义。目前，国内就复合材料自动铺层的相关热分析尚处于起步阶段，因此有必要在这方面展开深入研究。　　 本文基于半无限大固体的一维热传导模型建立了复合材料铺放温度场数学模型。根据铺放中实际工况计算出APC-2在自然对流和强制对流两种情况下的表面对流传热系数。对复合材料铺放过程中的温度场进行求解，得到温度场的解析解。数学模型考虑了铺放过程中热气出筒速度、热气温度对温度场的影响。　　 为了对理论模型进行验证并研究工艺参数对温度场的影响，利用ANSYS对整个铺放过程热量的瞬态热传导进行数值模拟，得到复合材料构件内部温度场在空间上的分布及其随时间的变化。通过APDL编程和生死单元技术模拟热载随铺放头移动、铺放过程中预浸料不断被添加到基体中和树脂的相变等因素对温度场的影响，分别讨论了不同热气温度和铺放头移动速度对粘合点温度的影响。　　 在温度场分析的基础上，首先对求解铺层过程中复合材料热应力的有限元法进行分析，建立热应力场的数学模型;然后利用ANSYS对复合材料铺层过程中的热应力以及构件成型后的残余应力进行求解。热应力有限元模型中分析了温度-结构耦合效应，即温度场于应力场之间的相互作用，把温度场分析的结果作为应力场分析的热载荷，便可以对热应力进行求解;模型还考虑了树脂熔化对残余应力的影响，树脂熔化后具有流动性，因此认为热应力生成温度为熔点及低于熔点的温度。最后分别分析了热气温度和铺放头移动速度对残余应力的影响。　　 为了验证碳纤维预浸带铺放过程中复合材料温度场有限元模型的正确性，本文利用自行搭建的铺放实验平台进行了多次预浸带铺放实验，采用自行构建的实时温度采集系统对铺放过程中各层预浸带温度进行在线采集和存储。结果表明，随着铺放过程的进行，每一层预浸带的温度曲线出现多个峰值，且峰值逐渐降低;各层粘合点温度逐渐升高，与有限元仿真结果的预测一致。通过对有限元模拟结果中的粘合点温度和实验结果中的粘合点温度进行对比，证明有限元结果和实验结果的误差在10％以内。