高性能纤维束作为纺织复合材料的原材料，在纺织复合材料的多尺度研究中占有重要的基础性地位。本论文通过实验与数值模拟相结合的方法在纤维尺度系统地研究了高性能纤维束内部纤维的微细观结构及变形特征，具有一定的理论价值与实际工程意义。　　 本论文首先以三维五向编织复合材料为研究对象，针对现有模型存在的问题，通过实验观察，着重分析了以往模型中未考虑到的纤维束在编织过程中由于交织引起的截面变形，以及纤维束内部纤维真实的分布密度(纤维束填充因子)，建立了更加真实反映三维五向编织内部结构的单胞实体模型，从而将纺织预制件细观结构研究初步推进到纤维尺度。本文提出的模型克服了现有模型中无法对高纤维体积含量试件进行建模分析的缺陷。初步显示出纤维束变形在纺织预制件细观结构建模及后续力学分析中占有的重要地位。　　 为了深入研究纤维束内部纤维的真实排列状态，通过连续截面剖切实验，不仅获得了纤维束在每个截面上二维分布信息，采用样条曲线重构出体现纤维束内部纤维空间走向的三维实体图，真实再现了纤维束内部每根纤维在空间的路径、偏转以及纤维间的接触状态，将纤维束的细观组织结构研究推进到纤维尺度。　　 基于重构的纤维束三维实体样本，提取出纤维束内部纤维沿轴向偏转的统计信息，采用APDL编程语言，综合计算几何、空间解析几何以及各种算法设计，特别考虑了纤维之间在三维空间不允许产生相互贯穿的物理特性，在现有的ANSYS商业软件平台上，建立了纤维束具有统计意义的定向数值生长模型。通过与ANSYS的无缝对接，可以做到不同参数控制下的纤维束样本快速且一次自动三维实体可视化。　　 在建立的纤维束数值生长模型的基础上，将单根纤维视为弹性梁，通过在纤维之间建立接触单元，利用ANSYS软件模拟了纤维束在横向压缩时的变形情况，纤维间的搭接、滑移以及纤维弯曲变形等压缩变形机理在纤维束压缩模拟过程中均得以再现。不仅获得了与纤维束压缩实验一致的非线性变形特点，并且定量地得到了应力与纤维体积含量的变化关系，与经典的理论预测进行对比，获得了较好的支持。