以聚醚醚酮（Polyetheretherketone,PEEK）、聚酰胺（Polyamide,PA）为代表的高性能热塑性工程塑料及其碳纤维增强复合材料具有优异的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能等,近年来在汽车工业、机械装备、电子电器和航空航天等领域得到广泛应用。短纤维增强和连续纤维增强是碳纤维增强复合材料的两种主要形式。短碳纤维（Shortcarbonfiber,SCF）增强复合材料易于成型加工复杂结构,加工技术也较为成熟,但其力学性能受到基体材料、纤维取向、微观结构、加工工艺和服役环境的影响较大,为准确表征其力学性能和相关制品的开发与应用研究带来了挑战。相对于短碳纤维增强复合材料,连续碳纤维（Continuous carbon fiber,CCF）增强热塑性复合材料能够更好的承受和传递载荷,充分发挥碳纤维的高强度特性,但其传统制造工艺需要昂贵的模具和热压罐等大型加工设备,成本高昂,并且难以制造复杂形状制品,亟需开发新型的连续碳纤维增强热塑性复合材料的低成本快速制备工艺。综上所述,本文针对碳纤维增强PEEK和PA热塑性复合材料的力学性能和制造工艺等问题开展研究,具体工作如下:（1）基于实验研究了高性能热塑性基体PEEK的准静态高低温单轴拉伸行为,系统分析了环境温度和应变速率对PEEK拉伸力学行为和变形特征的影响,并在此基础上建立了 PEEK的非线性粘弹性本构模型。研究结果表明,PEEK在屈服之前的非线性粘弹性拉伸响应会受到温度和应变速率的影响。随着温度的升高,PEEK的屈服应力和屈服应变急剧降低,弹性模量也有所降低。随着应变率升高,PEEK屈服应力和弹性模量有所升高。基于实验数据,建立了一种能够准确描述PEEK材料屈服前小应变阶段应力应变响应的唯象学非线性粘弹性本构模型,可以准确预测PEEK高低温拉伸的屈服前粘弹性阶段应力应变曲线。（2）实验研究了注塑成型短碳纤维增强聚醚醚酮（SCF/PEEK）复合材料的准静态单轴拉伸性能,分析了环境温度和纤维取向对SCF/PEEK复合材料力学性能的影响,并建立了考虑温度影响的SCF/PEEK复合材料本构模型。SCF/PEEK复合材料的拉伸性能呈现出明显的各向异性和温度依赖性,SCF/PEEK复合材料样品厚度方向存在“皮层-芯层-皮层”分层结构。在不同纤维取向条件下,拟合了拉伸强度随温度变化的关系,建立了考虑温度影响的SCF/PEEK复合材料唯象本构模型。基于第一部分PEEK高温力学性能的研究结果,采用细观力学均匀化方法,结合纤维取向分析,预测了不同位置和取向的SCF/PEEK复合材料在高温下的弹性模量和拉伸强度。（3）开发了新型连续碳纤维增强热塑性复合材料的增材制造工艺,结合激光和超声振动辅助手段,开发了改进的分层实体制造工艺。分别利用激光辅助分层实体制造（Laser assisted-Laminated object manufacturing,LA-LOM）和超声辅助分层实体制造（Ultrasonic assisted-Laminated object manufacturing,UA-LOM）工艺,制备 了不同纤维取向铺层设计CCF/PEEK和CCF/PA复合材料层合板,分析了工艺参数对材料性能的影响,并对热压前后的复合材料拉伸和弯曲等力学性能进行了测试,并与现有的增材制造技术制备的连续纤维增强复合材料力学性能进行了对比。研究结果表明,热压后处理可以显著增强LA-LOM工艺和UA-LOM工艺制备的连续碳纤维增强热塑性复合材料力学性能,本文制备的连续纤维增强热塑性复合材料具有较强的力学性能、较好的层间粘结和较低的孔隙率。基于细观力学方法和经典层合板理论,计算了层合板的拉伸弹性模量,计算结果与实验数值吻合较好。