2.5D织物在厚度方向层与层之间通过屈曲经纱连接成整体，克服了传统层合复合材料易分层的缺陷；并且，通过改变纱线交织规律可以形成多种衍生结构，具有可设计性强的优点；另外，通过单元尺寸和数量的变化可以实现预制体的近净体仿形，是航空航天领域中异形构件的主要增强材料之一。复合材料叶片结构复杂，综合性能要求高，因此2.5D结构织物成为其理想增强材料。本文对2.5D织物的面内剪切变形和扭转变形性能进行了理论和试验研究，为叶片预制体仿形设计提供了数据和理论支持，完成了典型碳纤维叶片预制体的设计、制备及复合验证。主要内容包括：
　　（1）采用偏轴拉伸试验研究了叶片用变厚度2.5D织物的基本变形－面内剪切变形性能。对比分析了单元尺寸变化和单元数量变化两种实现2.5D织物厚度变化的方法。结果发现：单元尺寸变化导致预制体的变形左右不对称，较细纱线易抽拔；单元数量变化在表层的织物，其面内剪切变形性能优于单元数量变化在内层的织物。采用Micro-CT技术扫描了2.5D织物内部细观结构，据此建立了2.5D织物几何模型；用ABAQUS有限元软件模拟了不平衡织物的偏轴拉伸性能。试验和模拟结果为2.5D叶片预制体的仿形设计提供了数据支持。
　　（2）在2.5D织物面内剪切变形性能研究的基础上，针对叶片成型过程涉及的扭转作用，研究了2.5D织物的扭转变形性能。首先，建立了2.5D织物扭转圆柱螺旋线模型；其次，定义了当有扭转轴向纱线达到伸长极限而失效时的扭转角称为伸长极限扭转角，当织物达到剪切锁紧而失效时的扭转角称为剪切极限扭转角的概念，其对应的失效模式分别称为伸长极限失效和剪切极限失效；然后，基于圆柱螺旋线扭转模型，推导了扭转过程中轴向纱的长度变化数学模型，并预测了2.5D织物的伸长极限扭转角；最后，采用扭转试验对理论模型的预测进行了验证。结果表明：建立的圆柱螺旋线理论对极限扭转角的预测值和试验值基本吻合，该模型对2.5D结构叶片预制体的仿形设计提供了理论指导。
　　（3）利用2.5D织物变形性能研究结果，对典型结构叶片预制体进行了近净仿形设计和制备。首先，对变形复杂的叶身部分进行厚度分解，建立了一套面向不同结构型面的叶片结构分析方法，并根据厚度确定了叶片各点的织造参数变化和增减纱工艺；然后，采用有限元软件模拟了叶身部分的成型过程，优化各部位设计结果；最后，仿形设计并制备了2.5D结构叶片预制体。
　　（4）设计制备了RTM模具，对所制备叶片预制体的复合成型性进行了验证。结果表明：制备的叶片预制体成型性良好，装模过程贴合严密，复合后叶片产品表面平整，无缺胶和富树脂。