利用激光线扫描方式建立丝状高斯热源的传热模型，并对其进行数值分析，得到脉冲激光烧蚀碳纤维的演化规律。对碳纤维复合材料（CFRP）板材进行激光烧蚀实验研究以验证所提模型的可行性。结果表明：当激光功率为9 W、激光扫描速度为200 mm/s时，板材表面绝大多数树脂被蒸发，表面粗糙度降至7.20 μm，表征数据稳定性的样本方差为1.889。实验证明了该理论模型的正确性和可行性，为CFRP材料的激光加工研究提供了参考。

碳纤维增强复合材料（CFRP）以其轻质高强、可设计性强等优势已成为航空航天领域不可或缺的关键材料之一。为满足制造装备的要求，需对一体成型的CFRP构件进行二次加工，然而CFRP非均质、各向异性、层合结构等特征使其在加工过程中易出现分层、毛刺、热影响区较大等缺陷。概述了CFRP各种加工方法的研究进展，对比分析了CFRP不同加工方法的优缺点，从方法、工艺及机理层面介绍了激光加工CFRP的研究现状，总结了CFRP在航空航天领域中的应用，分析讨论了CFRP激光加工当前面临的挑战和今后的研究重点。

激光清洗碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）表面涂层一直面临着形貌破坏与基体过热的风险。为了明晰工艺参数对激光清洗CFRP飞机蒙皮表面油漆的影响规律，探究CFRP表面油漆的激光清洗机理，进行了红外纳秒激光清洗CFRP表面油漆的实验。首先利用田口正交阵列开展了不同参数下的清洗实验。随后采用信噪比（S/N）与方差分析（ANOVA）探讨了激光功率、扫描速度、搭接率与重复频率等工艺参数对油漆清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的影响。最后借助红外热成像与高速摄像技术，对激光清洗过程中的温度响应、羽流形成与消逝及漆层动态行为进行了观测。研究结果表明：搭接率是影响清洗深度、表面粗糙度和清洗温度的最主要参数，扫描速度与激光功率的影响同样显著，而重复频率的影响不显著。CFRP表面油漆的激光去除机制主要以激光热效应造成的热烧蚀、气化为主。

为了研究水雾对激光加工碳纤维复合材料(CFRP)的影响，采用水雾辅助激光加工CFRP的方法，通过正交实验、多元线性回归分析和光学仪器进行了理论分析和实验验证，得到了水雾对激光加工CFRP的影响规律并优化了工艺参数。结果表明，随着喷嘴高度、喷嘴角度增加和气体压力减小，激光光斑直径逐渐减小; 随着喷嘴角度增加和气体压力减小，激光损失率逐渐减小,喷嘴高度对激光功率影响小; 当喷嘴角度50°、气体压力0.2 MPa和喷嘴高度为30 mm时，可以获得最大5.303的深宽比，此时激光损失率为1.473%; 建立的水雾参数与加工质量之间的经验公式可以预测切缝内部特征; 与气体辅助激光加工CFRP相比，水雾辅助激光加工CFRP可以获得更小的截面热影响区和更大的槽深。该研究可为激光低损伤加工CFRP提供参考。

线激光扫描热成像无损检测技术使用线形激光作为热激励源，采取扫描加热方式，在碳纤维复合材料无损检测方面具有独特优势。在分析线激光扫描红外热成像检测原理以及复合材料特点的基础上，提出了扫描方向、扫描速度、激光功率等 3个可能影响检测效果的参数。建立线激光扫描检测复合材料的仿真模型，选取缺陷表面中心点和无缺陷处表面温度的最大温差作为检测效果的特征量，分析了上述参数对检测效果的影响，并对激光功率、扫描速度与检测效果之间关系进行了拟合，总结了实验时兼顾检测效率和检测效果的参数选取原则。

为了研究循环荷载下碳纤维再生混凝土(CFRAC)的受压性能，以再生粗骨料取代率、碳纤维体积掺量和加载速率作为变化参数，设计并制作了40个圆柱体试件进行循环受压加载试验。试验观察了试件的破坏形态，获取了应力-应变曲线，分析了不同变化参数对峰值应力、峰值应变、塑性应变、刚度退化和应力退化等性能的影响规律。结果表明：碳纤维再生混凝土试件在循环荷载作用下主要发生脆性破坏；碳纤维改善了再生混凝土的循环受压性能，与未掺碳纤维混凝土相比，当碳纤维体积掺量为0.3%时，峰值应力和峰值应变分别提高了11.33%和12.22%；刚度退化与应力退化程度得到降低；当再生粗骨料取代率为100%时，峰值应力和峰值应变分别提高了10.16%和14.29%；最后，提出了碳纤维再生混凝土在循环受压下应力-应变本构方程。

针对现代工业中大量废弃碳纤维亟需回收再利用问题, 将废弃碳纤维与高强水泥基材料(HSCBM)相结合, 研究了回收碳纤维(RCF)及其改性对HSCBM流动性、力学性能和导电性能的影响。结果表明: 掺入RCF降低了HSCBM流动性, RCF经NaOH溶液和HNO3溶液改性后HSCBM流动性最高可提升7.74%; 不同水胶比下掺入未改性及改性RCF会降低HSCBM抗压强度, 但提升了HSCBM抗折强度, 经NaOH溶液、HNO3溶液改性后HSCBM抗折强度最高可提升30.61%、24.46%; 水胶比过低(0.20)时, 掺RCF的HSCBM不具备导电能力, 水胶比增至0.25时掺入RCF可显著提升HSCBM导电性, 但其强度会大幅下降, RCF经NaOH溶液和HNO3溶液处理后使HSCBM导电性能进一步提升, 掺量达到渗滤阀值(0.6%)时, 其7、28 d电阻率分别降低了81.41%和82.23%、94.88%和96.15%。研究结果可为HSCBM具有功能性和RCF循环利用提供新思路。

为了减小激光切割碳纤维复合材料热影响区的宽度，采用响应曲面法的Box-Behnken试验设计，以激光入口处的热影响区宽度为响应，建立了激光入口处热影响区宽度的回归方程。研究了激光功率、扫描速度、辅助气体压力、焦点位置等因素以及其交互作用对响应的影响。根据回归方程和实际的切割效果优化了工艺参数。试验结果表明，激光入口处热影响区宽度影响因素的重要程度依次为激光功率、扫描速度、焦点位置、辅助气体压力。最佳工艺参数为激光功率170 W、扫描速度1.5 m/min、辅助气体压力为0.6 MPa，焦点置于试件上表面。对最佳工艺参数进行试验验证，结果表明，激光入口处热影响区宽度为486.13 μm，回归方程的预测平均误差为5.3%。

为了阐明平顶激光辐照下碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）的熔凝特性，构建了方形平顶激光束的数学模型和CF/PEEK复合材料的几何模型，利用COMSOL有限元仿真软件，计算仿真了方形平顶激光辐照CF/PEEK的加热过程和停止加热后的冷却过程。其中，方形平顶激光功率密度为5 MW/m，平顶区域功率占比为94.37%，加热15 ms使CF/PEEK的表面温度达到370 ℃左右。在沿碳纤维轴向方向上，辐照区域内温差0.5 ℃以内，辐照区域边缘温差1 ℃左右；在沿碳纤维径向方向上，辐照区域内温度曲线呈现波浪状，波峰与波谷的温差为4 ℃，辐照区域边缘温差为5 ℃左右。在CF/PEEK凝固过程中，会有小型熔池区域出现，并且存在较大的固液共存区。

为研究激光去除复合材料基体表面漆膜的工艺规律并优化激光除漆参数，采用纳秒脉冲激光器对碳纤维复合材料表面的环氧树脂漆进行去除；基于响应面优化法，以除漆表面微观形貌、纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度及微观不平度十点高度为指标对激光参数的影响规律进行分析并进行参数优化。结果表明：激光功率P、重复频率f、扫描速度v分别对纤维暴露百分比、单脉冲除漆深度、微观不平度十点高度的影响最为显著。采用低频（f<25 kHz）高功率（P>14 W）激光慢速（v<130 mm/s）扫描可以获得更少的漆层残留、更高的纤维暴露百分比及更高的除漆效率，采用中频（40 kHz<f<60 kHz）低功率（P<11 W）激光快速（v>180 mm/s）扫描可以获得更接近标准值（45~55 μm）的微观不平度十点高度，可以保证除漆质量。最终得到最佳工艺参数组合为：激光功率14.4 W，扫描速度200 mm/s，重复频率20 kHz。本研究可为今后复合材料基体除漆工艺参数的确定提供参考。