先进复合材料由于其优异的高比强度、高比刚度特性,在国内外航空航天领域得到了大范围的认可。随着复合材料结构应用的发展,相应材料结构设计的理念也得到了质的提升,由原先的等代设计(基于金属结构的参数设计复合材料结构)发展为能够充分利用复合材料可设计性以及工艺上可同时固化成型特点的整体化设计。由此,在航空航天领域,越来越多的先进复合材料构件的设计趋向于集约化、大型化,以进一步满足减重、减少装配等要求。而高性能也意味着高风险,结构大型化也导致先进复合材料制件在制造工艺上的难度加大;与此同时,先进复合材料制件高昂的制造成本问题也同样突出。为了解决这两个制造过程中的重要难题,必须提高先进复合材料制造的工艺设计水平,以实现制造过程中保障质量并降低成本的目的。热压罐工艺目前仍是制造大型先进复合材料制件的主要工艺方法,而该工艺在固化过程中的温度场分布是最重要的工艺控制因素。在其工艺过程中,须使制件的温度场在时间和空间上得到合理分布,以保证产品的固化质量要求。同时,合理的温度场工艺参数设计也将起到降低热压罐工艺的制造成本的作用。而传统的工艺设计往往基于有限的工艺试验来确定保守的工艺参数,以保证质量的可靠。这种方法虽然保证了质量,但却无法达到控制,同时保守的工艺参数也导致了制造成本的大大增加。为此,需要一种新的固化温度场设计方法来满足先进复合材料的发展对于制造工艺的要求。本文以制造大型先进复合材料构件的热压罐工艺为主要研究对象,针对热压罐工艺的制造成本与工艺固化过程中的温度场问题展开研究,并以此为基础建立一种面向固化质量与制造成本的热压罐工艺温度场的权衡设计方法。重点研究了热压罐工艺环境下,先进复合材料固化过程中的外部温度场问题,特别是以往研究中忽略的强迫对流换热环境和非厚度方向的温度分布;以六面体结构化网格划分区域,通过有限体积法,利用计算流体力学中连续、运动、能量的非定常三维N-S方程,以及反映湍流特性的湍流模型,建立了一种反映热压罐内强迫对流换热的温度场变化的三维非定常模拟方法;选取固化过程中,对构件温度场具有重要影响作用的框架式模具温度场进行数值模拟,并进行了相应的温度场试验验证,结果证明了模拟方法的有效性;鉴于模具设计在工艺设计中的重要地位,通过一系列数值模拟算例,进行了框架式模具结构参数对模具温度场的影响规律的研究,同时也对工艺过程中的工艺参数及模具在罐内摆放位置对于模具温度场的影响进行了规律性研究,并取得了相应的结论。先进复合材料构件固化过程中的温度场属于外部温度场与内部固化反应放热的耦合温度场。以往的构件温度场研究通常注重于材料厚度方向的温度场问题,并将构件的外部温度场进行简化处理;通过之前建立的强迫对流换热环境下的模具外部温度场模拟方法,结合航空制件使用的先进复合材料QY8911/T700预浸料的固化放热反应模型,进行了航空领域常用的变厚度蒙皮结构固化过程中的耦合温度场的模拟,并由模拟结果对耦合温度场的特点进行了分析;在此基础上,通过一系列数值模拟计算,进行了先进复合材料构件结构参数以及工艺环境参数对于构件固化温度场分布的影响规律。基于国内先进复合材料制造环境的现状及特点,首先以面向成本设计(Design For Cost, DFC)的成本概念,明确了先进复合材料制造过程中的成本分类及特点,利用过程成本估算方法建立了适合于小规模生产的工艺过程和管理特点的热压罐工艺成本估算理论框架、标准模型的建立流程以及人工工时估算方法;通过典型热压罐工艺过程,具体阐述了其制造成本中标准工序估算模型的建立过程和成本估算的实施流程。分析了QY8911树脂固化工艺过程的特点,提出了表征固化质量的控制指标;建立了以固化温度场参数为主要驱动因素的固化过程成本模型;利用之前的耦合温度场模拟方法,结合固化度预报方法和固化质量控制指标,提出了固化质量-成本权衡指标,并建立了热压罐工艺固化温度场工艺参数的权衡设计方法。针对大型复合材料加筋壁板结构,通过权衡设计方法,进行了工艺参数方案的优选,并对过程进行了分析。