作为一种先进的复合材料,三维机织复合材料具有较为优异的力学性能,广泛应用于各个工程领域。较之层合工艺,三维机织工艺提高了复合材料的整体性,空间分布的三维纤维束骨架结构极大增强了材料的面外力学性能及各个方向的抗损伤能力。与此同时,机织复合材料复杂的结构给其力学性能研究带来了极大挑战。本文以碳纤维增强环氧树脂基三维机织复合材料为研究对象,首先针对其面内剪切载荷作用下的力学性能开展了实验和仿真研究,然后对该材料的纬向拉伸力学性能开展了仿真研究,给出了用于模拟三维机织复合材料拉伸和剪切失效的仿真方法。第一章介绍了本论文研究的目的和意义。重点进行国内外文献的调研,总结国内外学者对三维机织复合材料研究的实验方法和仿真理论,主要包括剪切实验、剪切夹具设计、有限元建模、损伤破坏准则、损伤演化模型以及剪切非线性理论等研究。第二章开展了三维机织复合材料面内剪切实验研究及相应的有限元建模工作。设计并开展了三维机织复合材料面内准静态剪切实验,得到了剪切实验应力-应变曲线、剪切刚度、剪切强度以及偏移剪切强度。通过对实验后试件表面进行显微拍照,分析了剪切实验件的损伤机理。通过对实验件表面几何结构的测量,建立了三维机织复合材料单胞模型。第三章开展了三维机织复合材料拉伸力学性能仿真研究。将Linde准则应用于三维情况对拉伸失效行为进行模拟,预测了本文三维机织复合材料的拉伸力学性能。通过与文献中实验结果进行对比,验证了本文给出的拉伸仿真方法的可靠性。第四章对三维机织复合材料面内准静态剪切性能进行了仿真研究。通过采用改进的Hashin准则来考虑剪切非线性的因素,并引入Hahn和蔡给出的剪切非线性本构关系来实现纤维束的剪切非线性行为模拟。通过编写ABAQUS子程序实现了纤维束非线性剪切损伤因子应力计算及其剪切行为仿真,并将其推广应用于基体的剪切模量折减及大应变情况。对于基体,采用最大剪应力准则作为损伤判据,并采用指数形式的损伤演化规律。通过对机织复合材料单胞进行剪切行为仿真,得到了面内剪切的应力-应变曲线,并与实验结果进行对比研究。