采用传统有限元数值分析方法对CFRP钻削过程进行模拟时,由于对其结构件采用均质化建模方式,仿真模型存在建模精度与计算效率不能兼顾等问题,难以精确模拟出孔周出现的毛刺、层间分层等真实损伤状态,进而对CFRP钻削加工中涉及的加工参数、刀具结构等优化分析时不够精确,以致于为满足结构件的高精度装配需求而提出的制孔工艺方案可信度不高。针对以上问题,本文采用“弹性性能表征→损伤本构建模→数值模拟→实验验证→工程应用”的研究思路,对CFRP在钻削工况下的跨尺度数值模拟技术展开了研究。全文以CFRP结构组成形式、纤维与基体的材料特性为出发点,结合跨尺度数值模拟方法、智能算法,从CFRP的弹性性能表征、动态渐进损伤本构建模、钻削数值模拟分析与评价和跨尺度钻削模型的应用等方面开展了深入的研究,其主要研究内容和研究成果如下:（1）提出了考虑纤维随机分布的CFRP跨尺度弹性性能表征方法,对UD-CFRP的宏观弹性性能进行了表征,并预测了具有不同铺层角度与铺层顺序的MD-CFRP弹性性能变化趋势。根据UD-CFRP在微观层面的纤维分布形式,建立了考虑纤维随机分布的结构化UD-RVE模型,对其加载周期性边界条件,优化了UD-RVE模型的全局网格尺寸,并基于渐进均质化理论,实现了UD-CFRP弹性性能的精确表征。采用简化建模的方式对结构化MD-RVE模型进行了分析,通过简化的MD-RVE模型表征了具有不同铺层角度和铺层顺序的MD-CFRP弹性性能,并预测了弹性性能随铺层角度与铺层顺序的变化趋势。根据CFRP弹性性能测试标准,通过同类型试验件验证了各类型CFRP弹性性能的表征结果。（2）建立了基于微观力学失效理论的CFRP动态渐进损伤演化模型,并编制了VUMAT子程序用于模拟CFRP的层内和层间损伤失效行为。通过对UD-RVE模型的模拟分析,提出了针对UD-CFRP微观应力计算的方法和SAFs获取方法,并运用SAFs建立宏观应力与微观应力之间的关系,将CFRP层合板结构在动态载荷工况下的分析从宏观尺度转换到细观尺度。通过引入基于细观模型的损伤状态变量等参数,建立了一种基于微观力学失效理论的CFRP动态损伤演化分析模型,并采用Fortran和Python语言编写了三维的CFRP跨尺度动态渐进损伤分析VUMAT程序。建立了基于混合失效法则的CEs层间失效模型,用于模拟CFRP在受到动态载荷时出现的层间分层现象。（3）建立了匕首钻钻削CFRP跨尺度钻削模型,模拟了CFRP层合板在钻削时产生的动态力学响应及其渐进损伤行为,并从精度和效率角度对仿真模型进行了评价。根据建立的CFRP动态渐进损伤演化模型,运用ABAQUS/Explicit软件建立了匕首钻钻削CFRP层合板三维跨尺度有限元模型,完成了不同工艺参数下钻削预制孔行为的模拟。搭建了钻削实验测试与损伤观测系统,验证了同等钻削工况下跨尺度仿真模型模拟结果的准确性,并采用精密制孔质量评价指标评价了仿真模型预测结果的精度。从轴向力与扭矩的预测、材料的损伤行为（毛刺、分层等）等方面对比分析了CFRP钻削有限元模型采用Hashin、Chang-Chang、Tais-Wu等传统宏观本构损伤模型的仿真结果,并通过模型的计算时间、仿真结果与实验结果匹配性等方面对跨尺度有限元模型的计算效率与模拟精度进行了评价。（4）提出了一种基于跨尺度模型-人工神经网络的轴向力预测方法,高效精准的预测了匕首钻钻削CFRP层合板时产生的轴向力。在保证轴向力仿真精度前提下,以最佳计算效率为目标,优化了初始跨尺度模型的最优单元网格尺寸。基于伪随机数列算法,采用指令驱动有限元法获取了具有不同材料参数和工艺参数的跨尺度模型样本集,并建立了基于CFRP材料参数、工艺参数、轴向力样本集合的特征选择模型,获取了CFRP钻削输入参数对轴向力影响的权重系数。运用Python软件搭建了多层改进的BP-ANN的轴向力预测模型,通过训练完成的BP-ANN模型预测了新型样本集的钻削轴向力,并采用等工况实验评价了新型样本集的预测精度。综合以上跨尺度数值模拟的分析结果与实验测试结果表明:考虑纤维随机分布的跨尺度弹性性能表征模型的网格尺寸约为0.7μm时,既能保证表征结果具有较高的精度（最大误差仅4.235%,最小误差为0.6558%）,又具有高效的仿真效率;CFRP跨尺度钻削模型能够真实的模拟出预制孔入口处的撕裂损伤,孔壁处的凹坑、层间分层,出口处的毛刺、撕裂、分层等损伤行为。相比于传统的宏观本构损伤有限元模型,针对轴向力、扭矩、出口分层损伤系数等预测,均有较高的精度,与实验结果相比,最大误差分别为3.37%,7.69%、4.28%。参数化的跨尺度钻削有限元模型分析结果可直接应用于人工神经网络模型关于轴向力预测的训练,模型训练完成后可快速且准确地预测钻削过程中产生的轴向力,且对新样本模型的预测精度,其最大绝对误差仅为4.56%。