作为新型的复合材料结构件制造技术,自动铺放具有高生产质量、高生产效率以及低人工成本等优势。目前,对于碳纤维复合材料铺放工艺的研究工作主要集中于两方面,一方面是对于复合材料铺放轨迹研究,另一方面则是复合材料自动铺放工艺参数优化研究。因此,本文主要从这两大主要研究方向入手,探究了主应力铺放轨迹对开孔层合板力学性能的影响以及铺放工艺参数对层合板层间性能的影响,并进行了相关的数值模拟和试验验证,同时,为进一步探索碳纤维复合材料的铺放工艺奠定了基础。首先简要论述了树脂基复合材料以及复合材料自动铺放技术,重点介绍了变刚度复合材料设计方法、复合材料铺放工艺参数优化、复合材料开孔板渐进损伤失效分析及其国内外研究现状。结合最大主应力铺放轨迹设计方法和自动铺放工艺参数优化,提出了课题的研究背景与意义。最后,给出了本文的研究内容和结构框架。其次论述了复合材料力学相关基础理论,对于单一角度铺层的应力应变关系进行了简要概述,并基于单一角度铺层应力应变关系推导得出了变角度纤维层合板应力应变关系。最后简要介绍了几种常见的内聚力模型的本构关系,为后续变刚度层合板的设计及损伤失效分析,短梁剪切层间性能分析奠定基础。针对复合材料开孔板铺放轨迹进行了研究,利用B样条曲线插值拟合获取了开孔板最大主应力铺放轨迹并通过离散网格法建立了变刚度开孔板模型,通过引入Tsai-Wu损伤失效判据以及常刚度退化准则,进行了拉伸失效数值模拟及损伤失效分析,并分别铺放了两组常刚度、变刚度开孔板试验样件,进行了拉伸对比试验。采用试验与数值模拟相结合的手段,探索不同铺放压力与复合材料层间性能之间的关系。建立包含内聚力单元的短梁剪切有限元模型,利用Linde提出的损伤失效判据,研究不同压力条件下短梁剪切试验的损伤演化过程及机理,同时,利用热压罐、铺放平台、万能试验机等试验设备进行了短梁剪切试验,并与仿真结果进行了对比分析。最后对本文的研究内容作了总结,对需进一步研究的内容进行了展望。