陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMCs)具有比强度高,耐高温性能好,密度仅为高温合金的1/3等优点,是未来先进航空发动机重要的热端部件材料,已经在国外军民用航空发动机上得到了初步成功的应用,我国也在积极展开相应的研究工作。在工程应用中,编织陶瓷基复合材料(如2.5维C/Si C陶瓷基复合材料和三维四向C/Si C陶瓷基复合材料等)的应用范围更广。在编织陶瓷基复合材料中,纤维束部分可视为单向陶瓷基复合材料,由于纤维束轴向与加载方向之间存在夹角,使纤维束通常处于偏轴拉伸的载荷状态下;同时,纤维束之间相互交织挤压导致纤维束在相交处还承担横向压缩载荷的作用使纤维束处于更加复杂的应力状态下。为准确揭示编织陶瓷基复合材料的变形与失效行为,需要对单向陶瓷基复合材料在偏轴拉伸载荷以及复杂应力状态下的变形与失效行为展开研究。提出了单向陶瓷基复合材料偏轴拉伸试验件优化设计方法,获得了在不同偏轴角度下的最优试验件尺寸。开展了三种不同材料体系的单向陶瓷基复合材料偏轴拉伸试验,获得了在不同偏轴角度下拉伸应力-应变曲线,并对比分析了其在不同偏轴角度下的失效模式的异同,提出了临界偏轴角的概念。提出了一种测试纤维特征强度和Weibull模量新方法,并测量了T300和T700纤维的特征强度和Weibull模量,开展了纤维剪切试验,测量了T300纤维和T700纤维的剪切强度。开展了2.5维C/Si C陶瓷基复合材料和三维四向C/Si C陶瓷基复合材料拉伸试验,并对断口进行了显微观测分析。建立了陶瓷基复合材料各组分在复杂应力状态下的失效分析方法。在Benjamin Richard提出的脆性材料损伤力学模型的基础上,进一步考虑了脆性材料中裂纹萌生引起的各向异性损伤,并将其与概率失效分析方法相结合,发展了可分析脆性材料在复杂应力状态下变形失效行为的数值计算模型。在界面内聚力模型的基础上发展了用于分析陶瓷基复合材料界面在复杂应力状态下变形失效的数值计算方法,并与ABAQUS自带的内聚力模型进行了对比。结合纤维概率失效模型和断裂力学理论,推导出了纤维初始裂纹随机分布,并进一步推导出纤维轴向拉伸强度在纤维不同位置上的分布,最后,将纤维强度随机分布模型代入Tsai-Wu强度准则,分析纤维在复杂应力状态下的失效行为。建立了纤维随机分布的单向陶瓷基复合材料代表性体积单元(Representive Volume Element,RVE),并将基体、界面和纤维在复杂应力状态下的失效模型带入,模拟单向陶瓷基复合材料在偏轴载荷下的应力-应变曲线,预测结果和试验结果吻合较好。分析了基体开裂应力随偏轴角度的变化规律,讨论了临界偏轴角度的影响因素。建立2.5维C/Si C陶瓷基复合材料和三维四向C/Si C陶瓷基复合材料RVE模型,并进一步建立单向陶瓷基复合材料在复杂应力状态下失效行为的数据库,建立考虑纤维束受力状态的编织陶瓷基复合材料变形失效分析方法,分别用考虑纤维束复杂应力状态下失效和不考虑纤维束复杂应力状态下失效的模型预测了编织陶瓷基复合材料拉伸的应力-应变曲线,经对比发现,当主承力纤维束弯曲程度较大时,考虑纤维束复杂应力状态下失效的模型的预测结果试验结果吻合更好。