水凝胶凭借诸多优良的理化性质以及对外界刺激的微小变化的高度敏感性,在许多领域都备受关注,具有很高的研究价值与应用前景。虽然水凝胶的力学性能和力学行为始终是学者们关注的重点,但大部分的研究工作都是围绕水凝胶材料的单轴加载展开的。而单轴加载变形仅为水凝胶所有可能发生的变形中的一种特例,并不足以对水凝胶材料的非线性特征进行完备的描述。此外,在实际应用中,水凝胶常在复杂应力状态下服役,因此,研究水凝胶在多轴加载下的力学行为具有重要的价值和意义。聚合物纤维网络是水凝胶材料的核心骨架结构,其空间形貌和交联特性对水凝胶的宏观力学性能和力学行为起着决定性的影响作用,研究聚合物纤维网络的变形行为特性有助于进一步明确水凝胶宏观力学行为的微观机理。针对上述两个问题,本文通过实验研究了不同含量的PVA水凝胶在不同的双轴加载比例下的力学行为;并对水凝胶的微观纤维网络模型在单轴、多轴加载下的力学行为进行了机理解释,提出了一种利用单相纤维网络模型实现双相水凝胶的力学行为模拟的方法。本文的主要研究内容如下:（1）开展针对不同纤维含量的PVA水凝胶在三种不同加载比例下的双轴拉伸实验,对比等比例和非等比例双轴拉伸下的实验现象,分析了纤维含量和加载比例对双轴加载下PVA水凝胶力学行为的影响,并借助纤维网络模型对相关机理进行了定性的解释。（2）讨论了低纤维含量网络模型宏观力学行为的离散特征,通过探究纤维空间位置结构属性与交联特性对纤维轴向应力的影响,研究了纤维在加载过程中的受力特性,对模型中纤维单元的轴力进行了修正后排除了纤维网络模型的惯性效应,并对低纤维含量网络模型力学行为离散性机理进行了分析。（3）对纤维网络模型进行了单轴、双轴等比例拉伸加载力学行为模拟,对比了纤维网络模型在单轴、双轴等比例加载下的体积变化行为,通过对纤维网络模型的体积变化和取向度变化特征的关联性分析,进一步证明了纤维取向度能够反映纤维网络在宏观和微观尺度上的变形行为特性之间的联系。（4）提出了基于单相纤维网络模型实现双相水凝胶的力学行为模拟的新方法,并利用该方法分别研究了单轴拉伸和单轴压缩下聚合物纤维和水分别对水凝胶宏观力学性能的作用效果。