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与传统各向同性金属材料相比，碳纤维复合材料的有限元建模更具挑战性，需要综合考虑纤维、树脂的力热传递本构模型及纤维树脂界面特性的描述。
目前，有关碳纤维复合材料及其叠层结构的切削仿真与分析已成为学术界的研究热点。复合材料有限元实体建模方法大致可以划分为三大类：微观机械模型 ［1-3］ 、宏观机械模型 ［4-8］ 和微宏观机械模型 ［3，9，10］ 。对于微观机械模型，其考虑的材料尺度范围大致处于一个纤维直径内（5～7μm），建模时，需同时建立多个纤维增强体及树脂基体，然后根据纤维铺层方向应用界面模型将纤维和树脂依次连接起来，形成宏观意义上的纤维增强复合材料。在切削仿真过程中，微观机械模型能够较客观地模拟和预测纤维树脂在切削力作用下的挤压、弯曲、剪切与断裂等模式，但是该模型有限元运算时间代价较大；宏观机械模型则将复合材料整体看成等效均质材料（equivalent homogeneous material，EHM）并同时考虑其与纤维方向角相关的各向异性，故可提高有限元运算效率，并可对已加工表面缺陷进行有效预测；相比之下，微宏观机械模型则通过将刀具切削区的材料进行微观化建模而将远离刀具的切削区进行宏观化处理，可以很好地综合微观与宏观机械模型的优点，并可对复合材料切削缺陷进行较准确地模拟与预测。以上三种建模方法在复合材料切削仿真与有限元分析研究中获得了广泛的应用。
本章基于上海交通大学切削磨削与刀具研究基地前期研究成果，介绍基于宏观机械模型的CFRP有限元建模方法及其在CFRP／钛合金叠层结构切削有限元分析上的应用；详细阐述CFRP在叠层结构切削加工过程中的切屑去除机理、表面微观损伤形成机制；揭示切削顺序和纤维铺层方向对CFRP／钛合金切削力、表面质量、叠层界面分层等加工输出的影响规律，为航空航天领域复合材料及叠层结构高效精密加工提供理论指导与技术支撑。