随着科技的进步和新材料的开发,纺织复合材料的应用层出不穷。作为纺织增强材料的一个重要分支,多轴向经编复合材料预制件以其优良的机械力学性能以及相对简单的工艺流程,已成为一种较为理想的预设计增强材料,由它制成的复合材料广泛应用于航空航天、风力发电叶片、交通运输、建筑等领域,具有广阔的发展前景。鉴于多轴向经编复合材料的广泛应用,深入研究其预制件的细观结构显得尤为重要。然而,到目前为止,国内外的研究大都是基于当时的多轴向经编技术水平,未能真实反映现代带有短切毡的多轴向经编复合材料预制件的几何结构特征,并不能在真正意义上用于指导多轴向经编增强材料的设计与实际生产。为此,本课题的主要目的在于通过对现代多轴向经编复合材料预制件的几何结构进行深入研究,建立能反映带有短切毡的新型多轴向经编复合材料预制件几何结构的三维实体模型,进而开发出相应的计算机辅助设计系统,实现预制件几何模型的三维仿真。同时,根据所建模型,建立预制件纤维体积分数计算公式,将理论值与实测值进行比较来验证所建模型的正确性。本文首先从多轴向经编复合材料预制件的生产设备、常用原料、编织原理等方面进行了研究,在此基础上分析了现代多轴向经编复合材料预制件的结构特征,探讨了该类预制件的优异性能及其广阔的应用前景。随后,论文通过合理假设,采用NURBS曲线和曲面原理建立了能反映预制件成圈纱、增强衬纱和短切毡几何结构的三维实体模型,同时采用VC++.NET语言和OpenGL图形库联合开发了多轴向经编复合材料预制件的三维仿真系统,实现了对该类预制件的三维仿真。最后,论文利用所建模型,从细观几何角度出发,选取预制件几何单胞,分析几何结构特征参数和加工工艺参数之间的关系,得出多轴向经编复合材料预制件理论纤维体积分数公式。以不同规格的预制件为样品,借助开发的多轴向经编CAD系统快速实现对纤维体积分数理论值的计算。将理论值与实测值进行比较,结果表明,两者吻合良好,证明该模型是有效的。对理论值和实测值产生误差的原因进行分析,主要是由于模型假设的理想化以及复合成形后制品上存在树脂聚集区等因素引起的。本课题的研究对预测多轴向经编复合材料预制件的渗透性、导流性以及提高预制件的设计速度,缩短产品开发周期具有重大意义。