碳纤维复合材料（CFRP）具有优秀的力学性能、良好的耐磨性以及可设计性强等诸多优点,与金属材料连接构成叠层结构时能够适应更加复杂多变的使用场景,越来越广泛应用于航空航天和汽车工业。然而CFRP由于其非均质性和各向异性等特点,是典型的难加工材料,与金属构成叠层结构进行一体加工时,不同的材料属性和加工性能更是使加工难度大大增加。磨料水射流加工作为一种冷切割加工技术,具有无热损伤、残余应力小、切削力小、加工通用性高等优势。但是在目前的工程应用中,磨料水射流加工技术仍然存在加工表面质量较差、尺寸精度不高等问题亟待解决,限制了该技术的进一步推广应用。本文以CFRP及CFRP/Al叠层结构为研究对象,重点研究了磨料水射流加工CFRP及其铝合金叠层结构的切缝特性、工艺参数对其影响规律、缺陷的形成机理以及二次切割的工艺优化策略。主要的研究成果如下:（1）基于能量法,从磨料水射流形成过程中能量转换的角度建立了磨料水射流的物理能量模型,分析了系统参数与射流能量之间的内在联系。开展了磨料水射流切割CFRP厚板实验,研究了工艺参数及功率速度比对切缝特性的影响规律。结果表明,较小的横移速度、较高的液压压力、较低的靶距以及较大的功率速度比能够有效提高切缝表面质量、改善切口锥度。（2）在CFRP厚板切割的研究基础上,开展了CFRP/Al叠层结构磨料水射流单道次切割实验,研究了不同叠层顺序时两种材料的切缝特性及其形成机理。结果表明,叠层顺序对于切缝剖面轮廓的影响显著,不同叠层顺序的切缝剖面轮廓呈完全不同的“V”和“X”型。叠层结构底部的材料切缝表面出现严重的拖尾条纹,这与射流穿透能力的下降密切相关。（3）开展了CFRP/Al叠层结构磨料水射流二次切割实验,研究了二次切割对切缝缺陷的改善效果。结果表明,二次切割能够有效降低切口锥度、改善切缝表面的拖尾条纹等欠加工缺陷,但对于大面积凹坑等过加工缺陷,二次切割的改善效果有限。综上所述,本文分析了磨料水射流形成时能量转换的过程,建立了磨料水射流的物理能量模型,研究了磨料水射流切割CFRP及其铝合金叠层结构时工艺参数对切缝特性的影响规律以及缺陷形成机理,研究了二次切割优化策略对切缝缺陷的改善效果,为磨料水射流加工叠层结构材料奠定了一定的理论基础。