作为最具潜力的纺织复合材料中的一员,缝合复合材料已经受到很大的关注。缝合复合材料以其简单的工艺形式以及相对较低的成本消耗吸引了国内外众多的研究者,并被逐步应用于各种工程实践中。本文采用三维细观有限元法对缝合复合材料的力学行为和性能进行了研究。在采用细观力学方法对缝合复合材料胞元模型进行分析时,边界条件的合理选取是获得正确结果的关键之一,本文摈弃了传统的“平面保持平面”的不正确的假设,采用了新的“周期性”边界条件以确保单胞边界上的位移和应力的连续性。通过对四种不同铺层形式的缝合复合材料的分析计算和对比前人的研究结果,验证了新边界条件的正确性,也表明了本文的研究方法可以用来有效的预测缝合复合材料的弹性常数。此外,还得到了多种不同外载下缝合复合材料内部应力的细观分布规律,并再次证明了前人的“缝合降低复合材料面内性能”的结论。针对一种实际的缝合复合材料,建立了其单胞和全厚度两种分析模型,采用细观有限元方法分析了缝合复合材料层间应力问题,得到了单胞内层间应力的分布规律和材料整体破坏的规律。同时,开展了初步的实验研究,基于实验现象和数据,提出了一种缝合复合材料的破坏失效准则。本文得到国家自然科学基金项目(10472045)和航空科学基金项目(05B52010)的资助。