C/C复合材料集防热与承载于一体,具有高比强度,高比模量,良好的热稳定性,在高超声速飞行器机身、前缘、头锥,以及航空发动机热端部件中均有重要应用,是一类支撑热结构技术的关键战略材料。C/C复合材料需要在高温乃至超高温环境下服役,其高温下的力学性能对结构设计与评价至关重要,性能参数的缺失往往成为关键结构部件研发、提升结构效率与可靠性的瓶颈因素。由于C/C材料由纤维预制体及碳基体构成,往往为各向异性材料,且力学性能表现出明显的温度相关性,准确把握材料性能往往需要多个数据支撑,传统的力学性能实验方法采用简单试验、构建均匀标距区,单次实验获取的性能参数有限,试验效能相对较低。针对上述不足,提出采用非接触式全场应变测量技术获取试样表面应变场,利用模拟与试验差异构建目标函数,通过反问题的思想构建一次实验辨识多个弹性性能参数的力学性能测试方法。通过复杂试样形状设计,实现目标函数对多个弹性性能参数敏感;利用传统力学性能试验以及常温参数反演辨识方法测试针刺C/C复合材料常温力学性能参数,验证参数反演方法在复合材料常温力学性能测试中的可行性;开展真空环境下的高温实验,分析了C/C材料力学性能温度相关性,发展高通量高温力学性能测试方法,通过一次高温参数反演压缩实验,获得针刺C/C材料多个力学性能参数。采用数字图像相关技术测试试样表面应变场,利用模拟应变场与实验应变场之间的差异构建目标函数,提出基于优化问题的材料性能参数反演方法以及实现方案。针对参数反演方法对于试样形状的要求,参考国内外参数反演所用试样构型,利用电/热/力多场耦合计算,筛选了一种性能优异的试样形状,根据该试样形式设计并优化出了一种同时兼顾温度场均匀和应变场不均匀的参数反演压缩压缩试样形式。利用传统常温压缩实验对两种C/C复合材料压缩性能进行测试,获得材料常温压缩力学性能参数,分析了两种材料的压缩破坏规律。结果表明缎纹织物C/C材料的模量高于针刺C/C材料,但是强度正好相反。利用双V型缺口面内剪切实验,对两种C/C材料剪切性能进行测试,获得两种材料的剪切模量和强度,分析了两种材料的剪切破坏机理。采用虚拟应变场方法,将模拟应变场作为真实应变场,验证了反演辨识程序精度。利用已经完成的常温参数反演方法对C/C材料常温力学性能参数进行反演辨识,得到C/C材料四个面内力学性能参数,与传统方法所测真实力学性能参数对比,验证了参数反演方法在复合材料常温力学性能测试中的可行性。开展了C/C复合材料在1600℃下的高温实验(压缩、剪切),分析了C/C材料性能的温度相关性,发现高温对C/C材料力学性能具有不同程度的强化作用。搭建高温力学性能测试系统,发展高温力学性能测试方法,开展了针刺C/C复合材料1600℃高温参数反演压缩实验,利用热像仪和非接触全场测量方法完成对温度场和应变场的同步测量,通过图像处理获得材料表面温度场数据,结果表明实验温度分布与模拟温度分布吻合。建立与高温参数反演实验相同温度环境和边界条件的有限元模型,利用模拟应变场与实验应变场差异构建优化目标函数。将高温下的材料参数作为设计变量,利用Isight优化软件调整输入参数,将优化迭代收敛值作为力学性能参数反演值,得到针刺C/C复合材料在1600℃下的面内力学性能参数。