三维机织复合材料由于其高比刚度比强度、出色的抗冲击的性能、抗疲劳性能、良好的结构可设计性等优势在航空、航天、体育、医疗、汽车等方面得到了广泛的应用。但应用的前提是能够对其进行准确的性能评价。三维机织复合材料因其结构复杂多样、细观组分材料的性能不一致,使得对其进行力学性能的评价和损伤机理的研究具有一定的挑战性。本文从静态实验研究、力学分析模型、损伤准则、损伤退化模型方面对三维机织复合材料的国内外研究现状进行了详细介绍,给出了其主要研究方向和思路。然后结合实验与数值模拟,在细观尺度下,应用连续损伤模型v,研究了多种载荷情况下层-层角连锁机织复合材料(三维机织复合材料的一种)的力学性能、损伤扩展过程、失效模式。主要的具体研究内容包括:首先,对层-层角连锁机织复合材料分别开展了准静态下的单轴经向拉伸、经向压缩、面内经向剪切和面内纬向剪切实验。得到了层-层角连锁机织复合材料拉伸、压缩、剪切载荷下的弹性模量和强度,并通过光学显微镜和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称为DIC)技术得到了这几种载荷下的主要失效模式。这部分内容为后文的研究奠定了基础。其次,结合损伤理论与数值模拟方法研究了层-层角连锁机织复合材料在拉伸载荷下的渐进损伤行为。从细观尺度出发,提取代表性体积单胞,对其施加周期性边界条件。结合本文实验所获得的层-层角连锁机织复合材料静态拉伸下的失效模式,考虑了组分材料的不同破坏模式:纤维束的纵向断裂、横向开裂、基体开裂及纤维束-基体界面脱粘,对不同的损伤模式应用了不同的损伤准则。在组分材料的柔度矩阵中,分别引入了表征不同损伤模式的损伤变量,预报了材料的拉伸刚度与强度,及组分材料的渐进损伤过程。并讨论了界面性能对材料拉伸性能的影响。基于本文的压缩实验,层-层角连锁机织复合材料的主要压缩失效模式为:纤维扭结、纤维束横向开裂、界面脱粘及基体开裂。本文利用细观损伤模型,对层-层角连锁机织复合材料的压缩损伤行为进行了研究。目前的制作工艺导致纤维增强复合材料在生产制作的过程中不可避免的会出现纤维束偏离原设计轨道的现象,产生纤维初始不对齐角,这是导致纤维增强复合材料在压缩载荷下出现纤维扭结失效的重要原因,针对这一问题,在本文的压缩损伤模型中考虑了纤维初始不对齐角的影响。给出了层-层角连锁机织复合材料的压缩性能随着纤维初始不对齐角的变化规律。为研究层-层角连锁机织复合材料在面内剪切载荷下的损伤行为,提出了三维面内剪切损伤模型。模型中利用有限多相元法建立了同剪切试验件尺寸一致的有限元模型,在计算的开始首先通过位置判断模块进行材料的识别,从细观上区分纤维束和基体材料,利用改进的考虑了剪切影响的三维Hashin强度准则进行纤维束的初始损伤判断,并在模型中通过损伤因子的形式考虑了纤维束的剪切非线性,研究了层-层角连锁机织复合材料在面内经向和面内纬向剪切载荷下的损伤行为,分别得到了面内经向与面内纬向剪切载荷下的剪切性能及组分材料的渐进损伤过程,并与本文的宏观剪切实验结果进行了对比,验证了模型的可靠性。