为了满足复合材料管材太空快速制造的需求,本文创新性地提出了一种热塑性编织物增强复合材料的热冲压-拉拔制管工艺。热塑性编织物增强复合材料在热冲压和拉拔成型的过程中均涉及大变形、各向异性和多场耦合等复杂热力学问题,因此传统的金属热冲压和拉拔成型理论不能直接扩展应用到热塑性编织物增强复合材料管材的成型中。基于以上原因,本文通过热模压工艺制备出热塑性编织物增强复合材料预浸料,并通过力学试验和理论分析,研究了热塑性编织物增强复合材料在高温变形过程中的力学特性。基于传统的连续介质力学理论和有限元方法,建立了能够表征热塑性编织物增强复合材料在高温条件下大变形的力学模型,并将该模型应用于热塑性编织物增强复合材料热冲压过程的有限元仿真中,通过实验验证该模型的准确性。将所提出的材料模型进一步应用到热冲压-拉拔制管工艺的设计与模拟中,验证所提出工艺方案的可行性。结合有限元分析,搭建了工程样机,实现了热塑性编织物增强复合材料的热冲压-拉拔制管过程。为复合材料的加工制造业提供一种新的成型工艺,也为其他新工艺的开发提供了借鉴与参考。本文的主要研究分为以下四点:1.预浸料的制备:采用纤维表面处理和热模压工艺相结合的方式,制备玻璃纤维/聚丙烯复合材料预浸料。通过设计模具、确定加工温度和模压压力制备出表面质量良好的玻璃纤维增强热塑性预浸料,并通过力学试验为接下来的本构建模提供一套完整的数据。2.本构模型的提出和验证:以制备的玻璃纤维/聚丙烯复合材料为研究对象,结合实验探究、理论推导和有限元仿真,对热塑性复合材料高温成型的大变形过程进行表征。所提出的复合材料本构模型包含四部分应变能,第一部分是处于熔融状态下的基体变形所产生的应变能;第二部分是经纱、纬纱拉伸变形所产生的应变能;第三部分是纤维与纤维之间角度变化而产生的剪切应变能;第四部分是纤维与基体相互作用产生的应变能。通过拟合实验数据拟合确定材料参数,并利用有限元软件ABAQUS的UHYPER用户子程序接口将模型嵌入到软件中,进行了热塑性复合材料热冲压成型仿真。通过与实验相对比,验证了该模型的准确性。3.制管成型工艺的设计、可行性论证及优化:设计了一种玻璃纤维/聚丙烯预浸料热冲压-拉拔制管工艺。考虑了预浸复合板料的供料放卷过程、冲压、拉拔成型工步和超声焊接工序。利用所提出的材料模型,采用商业软件ABAQUS对各个工序分步进行了有限元数值模拟,确定了最优的工艺参数。利用模拟结果,分析了预浸复合板材在供料放卷、冲压拉拔成型过程中的应力分布,采用蔡-希尔最大变形能理论验证了成型过程的可行性。分析了预浸复合板料在冲压和拉拔过程中纤维角度变化情况,证明该工艺可以制备不同纤维方向的管材。通过搭建预成型模具和渐进过渡模具,进行了玻璃纤维/聚丙烯冲压拉拔过程。将半成品的复合材料和模拟结果进行对比,证明了制管工艺关键步骤的可行性。在焊接过程中,分析了预浸料基体在焊接区域上产生的Mises应力分布,证明了该焊接工艺对管材表面质量的影响较小。模拟结果证明了所设计的连续拉拔制管工艺能够快速有效地生产出表面良好的管材。仿真结果为后续复合材料热冲压-拉拔连续制管的工艺设计和制造提供了指导。4.制管样机的搭建和管材影响因素研究:搭建了预浸复合板料热冲压-拉拔制管样机,包括:预成型模具、渐进过渡模具、成型模具、超声波焊接设备和拉拔电机。利用该样机制备了不同纤维方向、不同长度的玻璃纤维/聚丙烯复合材料管材,进而研究了拉拔温度和拉伸速度对管材的表面质量和最大拉拔力的影响。。通过对这些复合材料管材进行不同温度下（298 K,358 K,398 K和453 K）的轴向静态压缩实验,观察到管材具有三种破坏模式,分别为:渐进褶皱、纤维散开和焊缝破裂。同时也调查了峰值力、平均力、比能量吸收、破坏系数与测试温度、纤维方向和管材的长径比之间的关系。结果展示了峰值力由管材纤维方向和测试温度所控制。平均力、比能量吸收、破坏系数与管材长径比、纤维方向和测试温度均有关联。纤维方向和测试温度对管材的破坏模式有明显的影响。同时,管材长径比在测试温度高于基体熔点时对管材的破坏模式也有影响。