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。

一次性整体成型或传统的加工方式已不能满足聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维增强复合材料精密加工和装配的要求。首先分别采用波长为355 nm的紫外皮秒激光和波长为1030 nm的红外皮秒激光对PBO纤维增强复合材料进行切割加工,加工过程中采用渐进式焦点下移和多道扫描策略;然后采用扫描电子显微镜观察了复合材料的切割截面形貌,分析了材料的物理去除机制和加工热损伤;最后研究了激光功率、扫描速度和方向、脉冲重复频率等激光参数与切割质量、切割效率之间的关系。实验结果表明:紫外皮秒激光可以实现“冷加工”和光化学效应,得到了较高的切割质量;激光焦点随加工进程下移可以有效提高加工质量并改善材料切割表面的一致性。研究结果表明,采用8 W、400 kHz、1000 mm/s的激光参数可以进行高质、高效的材料加工。

为了提高激光辐照下加热点处红外测温精度, 建立了多变量测温补偿模型, 研究了测量距离、测量角度与测量精度的关系。采用单一变量与正交变量结合的方法, 建立关于测量距离与测量角度的二元变量补偿模型, 并进行误差补偿模型验证实验。结果表明: 补偿模型与实际测量结果可以较好地匹配, 补偿后测量误差为±1.25%, 与补偿之前相比测量精度提高64.25%, 验证了补偿模型的正确性, 为激光辐照下加热点温度红外测量提供理论指导。