面对称升力体复合材料防热结构具有正负曲率交变、大曲率突变区等复杂结构特点，难以实现自动化成型。本文创新性地提出复合材料防热结构自动仿形铺贴技术，采用自主研制的自动仿形铺贴头开展成型试验，并结合铺贴曲面可展性，分析铺贴成型过程中需要施压的节点位置。建立了自动仿形铺贴成型的有限元模型，分析曲率变化位置处真空吸盘与模具间的接触区域和接触应力。开展铺贴成型试验，对铺贴成型质量进行分析，并优化真空吸盘阵列方案以提高铺贴成型质量。结果表明，采用自主研制的自动仿形铺贴装置及优化后的真空吸盘组合方案，铺贴成型样件中的吸盘两侧压痕、真空孔隙、桥接等缺陷显著减少，接近理想铺贴状态。

日益严重的电磁辐射危害人类健康、干扰精密仪器正常运行，且对国防信息安全造成严重威胁。轻质、耐腐蚀、易加工和低成本的炭基电磁屏蔽复合材料通过屏蔽体限制电磁波。炭基复合材料的电磁屏蔽性能与三维导电结构的设计密切相关，炭基复合材料可以设计为均质结构、网络结构、取向结构和多层结构。基于炭基电磁屏蔽复合材料的微观结构，分析了炭基材料的具体屏蔽机理，总结了炭的导电结构设计类型以及具体的应用形式，并对未来炭基电磁屏蔽复合材料的研究方向和发展趋势进行了展望。

等通道转角挤压（Equal channel angular pressing，ECAP）是实现镁合金剧烈塑性变形的重要手段之一。为了进一步揭示不同条件下AZ80镁合金等通道转角挤压试样的再结晶机制，通过有限元模拟和试验，研究了不同变形区域、变形温度和挤压道次下试样的变形特征及微结构演化规律。结果表明，剧烈塑性变形过程中大角度晶界的占比明显较高，说明不连续动态再结晶是ECAP过程中的主要变形机制。经过单道次等通道转角挤压的镁合金，相近温度（360 ℃和380 ℃）下的微观组织差异显著，表现出较强的温度敏感性。对于多道次等通道转角挤压，变形路径的改变会使试样内部应变大小和均匀性产生差异。加热过程和多道次挤压相互作用，共同促进了镁合金微观结构的优化和晶粒特性的改善。

选区激光熔化（SLM）技术在复杂点阵结构制造中得到广泛应用，但打印过程中点阵结构的热力行为会影响工件的成形质量。为研究支柱尺寸对钛合金点阵结构薄壁件的温度变化、残余应力及变形量的影响，设计了3组不同支柱尺寸的Ti6Al4V 点阵结构薄壁件模型，观察了其成形过程中的温度变化分布，分析了成形件冷却至室温后的Von-Mises应力和变形量。结果表明，对于不同支柱尺寸的点阵结构，随着支柱尺寸的增加，最高瞬时温度不断增加，由1271.35 ℃增加到1396.28 ℃，最大残余应力也从1207.8 MPa增加到1369.2 MPa。较大残余应力的部位主要分布在各个结构的节点区域，Z方向的应力最大，X方向和Y方向次之。由于支柱尺寸的增加，残余应力增加，单个支柱的质量增大，点阵结构的变形量也增大，由0.0919 mm增大到0.1730 mm，且观察到两侧处支柱的变形量最大。因此在实际打印过程中，需根据模拟结果在变形最大处添加支撑以防止薄壁件在打印过程中出现严重的变形，达到控制成形质量的目的。

选区激光熔化（Selective laser melting，SLM）作为最实用的金属激光增材制造技术之一，凭借在复杂薄壁件快速成形中的显著优势，在航空、航天和能源等领域中得到广泛应用。然而，成形过程中的一致性问题限制了构件质量的进一步提升，该问题与熔池尺寸和形状的不断变化导致的缺陷密切相关。为更有效地监控熔池动态变化，本文提出了一种基于高维熔池运动特征提取和长短期记忆（Long short-term memory，LSTM）模型的熔池熔化状态类别预测方法。首先，利用U-net模型从熔池图像中提取熔池形貌特征，计算熔池质心到边界的距离，并沿轮廓展开为高维矢量，以此来表征熔池运动特征。然后，应用k-means聚类算法对不同工艺参数下的熔池运动特征进行聚类分析，构建出4种熔池熔化状态类别，并通过LSTM 模型开展了熔化状态类别的时间序列预测。最后，以典型航空用高温合金材料Inconel 625的SLM过程为例，进行熔池状态类别预测验证。结果显示，预测准确率达到85.92%，本文为SLM过程的实时监控和质量控制提供了新的方法和思路。

旋压技术凭借高精度加工特性、出色工艺柔性、易于实现自动化操作，以及显著的材料节约优势，在航空、航天、汽车等工业领域获得了广泛的应用。随着工业生产中对复杂形状零件工艺需求的持续增加，非圆截面、非轴对称回转体的旋压技术应运而生。为了契合成形目标形状的金属流动趋势，对传统圆形板坯进行了非圆截面加工、偏心装夹等预处理。此外，考虑到单板尺寸的限制，同时为了实现材料的有效节约，拼焊板坯旋压技术的研究也逐渐兴起。与传统圆形板坯旋压相比，非圆板坯旋压在一定程度上能够使旋压工艺更加稳定，不仅可以有效消除法兰，还能改善壁厚分布不均匀等问题，从而大幅提高了成形精度，实现更为理想的成形效果。偏置板坯旋压技术适用于产品对壁厚均匀性和形状精度要求相对不高的情况，偏置板坯旋压技术能够有效地节约材料，显著提升生产效率。基于上述情况，本文对上述两类预制板坯旋压技术的研究现状进行了系统综述，并对预制孔板坯的旋压技术发展前景进行了展望。

复合材料车间的调度优化是提高航空复合材料生产效率的关键技术之一，具有多品种、混批量的特点。针对航空复合材料生产中热压罐利用率低、完工时间长的问题，提出了一种多约束规划方法。首先，基于复合材料生产混批量的特点，建立了以最大完工时间最小化为目标的数学模型；其次，引入间隔变量作为决策变量与逻辑约束条件，建立多约束规划求解模型；最后，采用某航空企业的8 组实例进行对比试验。结果表明，本文所提方法相较于原车间排产算法，能够大幅提高热压罐的利用率。其中热压罐的组合包使用次数和加工总时长分别降低了35.7%和37.4%，车间生产的完工时间减少了29.9%，有效解决了复合材料生产中的车间调度问题。

本文采用脉冲激光焊接厚度1 mm的超薄Mg–Li合金LZ91，研究了激光功率、占空比、频率对焊缝成形、组织结构及力学性能的影响。结果表明，通过脉冲激光焊接可以获得成形一致性良好的全熔透焊缝；LZ91焊接热影响区的组织为粗大的α-Mg和β-Li双相组织，焊缝区的β-Li晶粒内分布大量的短小针状α-Mg相，激光功率的提升对物相类别的影响不大，但热影响区和焊缝区的β晶粒尺寸随激光功率的提升有所增加；随着激光功率的增加，焊接接头的延伸率和冲击吸收功均有所下降，抗拉强度和硬度的变化总体较小，接头中焊缝区的硬度最高，母材次之，热影响区硬度最低。

激光三维曲线定位投影是航空复合材料铺层作业所需的重要技术。本文设计了一套基于激光振镜的三维曲线定位投影系统，该系统由激光器、二维振镜、光敏传感器、聚焦透镜组、分光镜等组成。在振镜高速扫描的过程中，光敏传感器检测从反光靶标表面反射的光强信号，并且振镜实时反馈控制信号。三维曲线定位投影系统获取这两项信号数据，使用单隐藏层前馈神经网络（Single hidden layer feedforward neural network，SLFN）建立输入信号到输出激光直线的映射关系，通过求解网络模型中的参数完成标定。借助非透视n点算法（NPnP），三维曲线定位投影系统可实现对目标的定位并在其表面投射预先设计的图案，该系统对物体的定位无须借助其他测量设备，不依赖光学组件的精密装配。通过靶标定位投影和飞机复合材料壁板样件轮廓投影，验证了系统的有效性。

碳纤维纱线环形编织作为一种用于生产管状预成型件的复合材料制造工艺，广泛应用于航空航天等工业领域。在生产前，须依据预期编织角反解出芯轴卷取速度。然而，仅基于传统运动学的反解方法误差较大。为解决此问题，本文提出考虑纱线摩擦的环形编织芯轴卷取速度反解算法，该算法通过对会聚区内纱线间相互作用进行力学分析，依据预期编织角求出理想运动学模型下的等效编织角；再通过对环形编织过程的运动学分析，根据等效编织角得出相应的芯轴卷取速度。通过有限元仿真试验与实物试验验证了算法的有效性，结果表明，相较于传统仅基于运动学分析的反解方法，本文算法有效反映了编织过程中纱线间相互作用的影响。依据本文算法解出的卷取速度进行环形编织仿真与实物试验，所得编织角与预期编织角的平均误差在整个编织过程中可控制在1° 以内，相比传统运动学方法显著减小。

为提升Ti–6Al–4V（TC4）钛合金的疲劳性能，研究了激光冲击（LSP）、喷丸（SP）及其复合强化（LSP + SP）3种表面强化方法对TC4钛合金的高周疲劳性能的影响规律；采用X 射线衍射法分析3种强化工艺后试样表层的残余应力分布，采用显微硬度仪测定显微硬度，并在20 ℃拉伸高周疲劳加载条件下，基于升降法，分别进行疲劳极限的测试，建立了TC4钛合金疲劳寿命设计的Goodman曲线及公式和基于可靠度的P-Goodman曲线。与未强化的光滑试件相比，LSP、SP、LSP + SP试件的疲劳极限分别提升了18.2%、10.1%和26.6% ；结合临界距离理论，得到考虑残余应力与平均应力的影响的Goodman模型，与复合强化高周疲劳试验数据对比，误差不超过5%；基于概率分布函数，确定了不同强化工艺、不同可靠度下的P-Goodman曲线，在相同外加载荷条件下，复合强化工艺的试样更不容易发生疲劳破坏。