碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于优异的性能和较轻的重量,在航空航天领域的应用的比例越来越大。这种高精度要求的应用领域,对CFRP加工质量有着非常高的要求。CFRP的特殊材料结构组成,使得在二次加工过程中及易产生各种缺陷,最终使得材料提前失效。在传统的CFRP加工过程中,极易出现分层、毛刺、撕裂以及裂纹等缺陷。为了提高加工表面质量,减少分层缺陷的出现,超声振动辅助磨削已经被广泛地应用于CFRP的二次加工中。超声振动磨削能够有效地减小表面粗糙度以及磨削力,从而减少分层的出现。然而在同一纤维方向的铺层内,基体内部以及纤维与基体界面间也会由于磨削加工过程中各种因素的影响产生裂纹。当CFRP部件在服役过程中,微裂纹在外载荷的作用下不断扩展,最终扩展到层与层之间,形成分层缺陷。不仅如此,在表层的裂纹逐渐向材料内部扩展,使得材料的弯曲强度下降。因此本文通过有限元仿真和试验的方法对超声振动辅助磨削过程中表层裂纹的形成及扩展进行研究,减少表层裂纹的产生。主要研究成果如下:(1)针对表层裂纹的形式进行了观察与表征,通过裂纹密度及深度对裂纹的严重程度进行评价,并分别从细观和宏观两个方面对表层裂纹对材料强度的影响进行了研究。(2)通过商用有限元软件ABAQUS进行了CFRP三维多相细观仿真,分别定义了纤维的弹脆性本构、基体弹塑性本构以及粘结单元分离模型,建立了CFRP单颗磨粒磨削的有限元模型,分析了不同四个典型纤维切削角0°,45°,90°和135°下的材料去除机理。针对90°纤维切削角出现的严重裂纹缺陷,建立了裂纹扩展的临界磨削力模型。分析了在超声振动磨削中,超声振动冲击作用会引起裂纹的扩展,展开了关于振幅的单因素试验,得到了合适的振动参数。(3)以建立的临界磨削力模型中各个参数对裂纹密度的影响规律为基础,分别在超声振动磨削常用的加工参数范围内优选了主轴转速、进给速度以及径向切深。并通过三因素四水平的正交试验得到了CFRP表层裂纹密度的经验预测公式,实现对表层裂纹的控制。