树脂基短切碳纤维片状增强复合材料（sheet molding compound,SMC）具有连续碳纤维和短碳纤维复合材料的一些共同结构特征,基于SMC复合材料的结构特征进行研究,对于连续碳纤维和短碳纤维复合材料的结构与性能分析具有普适性借鉴意义。由于SMC复合材料自身多组分界面的质量分散性与复杂性,传统的复合材料结构力学分析不能准确描述其复杂的失效行为,从微观尺度探索材料细/微观结构对损伤演化过程的影响规律,对于最大功效地发挥材料潜力,促进其工程应用具有重要的意义。本文以SMC复合材料为研究对象,利用微观尺度X射线断层扫描技术进行材料内部三维结构重构以及不同拉伸载荷条件下损伤演化过程的动态追踪,并结合细观力学理论,开展相应的失效机理研究,揭示不同细/微观结构对失效机理的影响规律,解释材料在不同位置的失效行为。首先,利用微观尺度X射线断层扫描技术对SMC复合材料进行微观结构表征,捕获未加载条件下的原始形貌特征。利用Python、MATLAB和Image J软件对原始扫描数据进行二维重建和三维重建,主要包括扫描旋转中心确定、二维图像自动重建、图像去噪、材料组分划分及图像叠加,得到SMC复合材料的三维形貌,为后续的失效分析提供依据。通过分析不同切片的形貌特征,统计不同位置的SMC复合材料的细/微观结构。结果显示,扫描试样在厚度（y）-长度（z）平面存在一个明显的“分层”结构,通过对不同层内的平均纤维取向角进行统计,获取SMC复合材料内部纤维取向分布情况。其次,利用微观尺度X射线断层扫描技术实时捕获SMC复合材料不同拉伸加载条件下的损伤演化过程,并重建材料三维形貌,进行损伤表征。为了追踪完整的裂纹,利用MATLAB将裂纹从SMC复合材料中剥离,并投影到不同的平面,定量分析不同拉伸加载下裂纹演化过程。此外,为了探究SMC复合材料微观结构对损伤演化过程的影响规律,进行不同拉伸加载条件下的损伤演化分析。结果表明,纤维取向角较大的层容易萌生裂纹,之后裂纹沿着纤维方向扩展,从而形成纤维束内部的模式I断裂;随后的断口分析表明,当裂纹沿着两个相邻层的界面偏转时,模式I断裂演变为模式II断裂。最后,为探究SMC复合材料的失效机理,结合桥联模型和Tsai-Wu失效判据,通过计算当前和临界Mises等效应力预测不同层内的界面脱粘时的拉伸强度。根据预测值推断出纤维取向角越大,界面脱粘时的拉伸强度越小,裂纹越早萌生,进一步验证了实验得到的不同加载条件下的失效过程。本文提出利用微观尺度X射线断层扫描技术探索SMC复合材料细/微观结构对损伤演化过程的影响规律,并结合细观力学理论,开展相应的失效机理研究。这种结合实时X射线断层扫描技术、图像分析、微观结构表征和细观力学的研究理念可以推广到其他树脂基碳纤维复合材料中,为研究其复杂的失效过程和力学行为提供借鉴。