三维机织复合材料由于纤维连续、多方向连接,并且无需使用热压罐等价格高昂的成型设备,使其成为克服单向及二维织物层合复合材料抗冲击、层间性能差、制造成本高等瓶颈问题最具前景的解决方案之一。但受自身材料性能和外部成型条件的影响,复合材料制件在成型过程中会不可避免地出现残余应力及固化变形,从而严重影响制件服役性能,降低成型精度,甚至导致制件报废。尽管目前已开展了大量关于复合材料固化变形的研究工作,但大多局限于传统的层合复合材料。对于三维机织复合材料,复杂的细观结构决定了其残余应力产生机制的独特性,现有分析方法难以对其宏、细观残余应力和固化变形进行准确预测,并且缺乏有效的变形控制方法。因此,本文针对三维机织复合材料固化变形难预测、难控制的问题,首先提出三维机织复合材料成型过程监测方法,获得了其成型过程中内部温度和应变的演化规律;然后,建立三维机织复合材料残余应力多尺度分析方法,实现了其宏、细观残余应力的准确预测;进而,建立三维机织复合材料固化制度的多目标优化模型,在细观尺度上降低了三维机织复合材料的残余应力并缩短了工艺时间;最后,建立三维机织复合材料模具-制件相互作用分析方法,针对典型L型制件,提出了改进的变形补偿方案,在宏观尺度上提高了制件的成型精度。本文的主要内容如下:（1）为研究热固性树脂在成型过程中热-化学行为,基于非等温差示扫描量热试验,建立了 LY 1564环氧树脂的固化动力学方程。同时,标定了光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）传感器温度灵敏度系数,发现以120℃为分界点,FBG传感器温度灵敏度系数随温度呈双线性变化。进一步地,提出了一种三维机织复合材料成型过程监测方法,通过将FBG传感器与纬纱纱线混合,再利用三维机织技术将其同步织入预制体指定位置,有效提高了 FBG传感器的存活率,并成功监测了三维机织复合材料固化过程内部温度和应变演化规律。（2）针对三维机织复合材料的多尺度特征,建立了纤维尺度、纱线尺度代表体元,提出了固化度步长法,结合树脂固化硬化瞬时线弹性模型（Cure HardeningInstantaneous Linear Elastic,CHILE）,建立了三维机织复合材料固化过程模量演化模型。同时,提出了等效温度载荷法（Equivalent Temperature Load Method,ETLM）,建立了三维机织复合材料固化收缩应变模型。在此基础上,开展了三维机织复合材料固化成型过程的多尺度-多场耦合分析,并通过与试验结果对比验证了模型的准确性。残余应力分析结果表明:制件中的最大细观残余应力远高于最大宏观残余应力。（3）建立了三维机织复合材料纱线尺度固化过程分析模型,并通过三种分别基于空间信息、误差信息和结果信息的序列采样方法,建立了固化过程仿真的椭圆基函数（Elliptical Basis Function,EBF）代理模型。针对固化制度这一影响复合材料残余应力的重要外部因素,开展了全局敏度分析,揭示了各工艺参数对细观残余应力和工艺时间的影响规律。基于带精英策略的快速非支配排序遗传算法（fast and elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ）方法,对固化制度进行了多目标优化,获得了固化制度的帕累托前沿,结果显示:优化后工艺周期最多可缩短80%,平均残余应力最大可降低14%。（4）建立了三维机织复合材料RTM成型模具-制件相互作用分析模型,对制件脱模后的固化变形进行预测,通过与试验测量结果对比,验证了模型的准确性。基于该模型,研究了三维机织复合材料补偿前、后固化变形间的关系,发现制件的固化变形与其几何形状相关,据此提出一种改进的变形补偿方案,并对一典型三维机织复合材料L型件开展了综合变形补偿,结果表明本文提出变形补偿方案有效补偿了 99.2%的翼缘翘曲变形和98.8%的角度回弹变形,大幅提高了制件成型精度。