研究了碳纤维复合材料层合板的基本结构和力学性能,分析了国内外学者关于复合材料结构铆接工艺的研究现状,介绍了现有铆接工艺的具体实施方法和不足之处。说明用于楔形结构压铆设备的机械结构和使用方法,为铆接有限元模型的建立和铆接实验的设计奠定基础。在ABAQUS中建立了复合材料楔形件双面埋头压铆的三维有限元模型,对ABAQUS进行二次开发,创建碳纤维复合材料的VUMAT用户子程序材料模型。模型采用三维Hashin失效准则作为累积损伤的判据,并使用合理的材料退化方式对损伤部位刚度进行折减。使用有限元分析的方法对压铆过程进行模拟,得到了铆钉的成型规律和应力应变分布。碳纤维复合材料层合板在铆钉挤压应力的作用下,镦头锪窝和钉孔区域出现损伤,损伤类型主要以分层失效和基体压缩失效为主。仿真分析中通过改变不同的铆接工艺参数,确定影响铆接质量的关键因素为镦头锪窝直径和铆钉外伸量,并得到了大致的工艺参数取值区间,为铆接实验的设计奠定基础。采用析因实验的方法进行铆接工艺实验的研究,对实验数据进行方差分析,从显著性结果得到镦头锪窝直径是影响铆接质量的最重要的因素,并结合IBM SPSS Statistics软件绘制工艺参数—铆接质量关系图,得到了最优的工艺参数组合。通过压铆和锤铆的对比试验,从力学性能方面证明了本课题研究的楔形件压铆工艺较传统铆接工艺的优越性,能够为企业生产制造提供参考和帮助。