针刺C/C复合材料由于密度低、化学稳定性及热稳定性好、抗烧蚀性、断裂韧性强等特点,已经被广泛应用在航空航天领域以及国防工业的重要结构部件上。伴随着针刺C/C复合材料的大量使用,服役中的针刺C/C复合材料通常处于复杂载荷作用的环境,传统的单轴载荷实验无法对复合材料结构的复杂应力状态进行模拟,以致研究人员可能无法全面认识到复合材料在复杂应力下可能达到的真实承载水平,进而使得材料工艺的制定和结构部件的设计缺乏必要的理论依据;同时材料强度准则的建立也需要一些复杂应力条件下的强度值,所以开展相应的双轴加载实验研究就显得尤为重要。针对上述不足,本文将开展如下研究:首先,介绍了针刺C/C复合材料的制作工艺,观察分析了针刺C/C复合材料微细观结构形貌特征,并对材料的内部缺陷进行了研究。进行针刺C/C复合材料基本力学性能实验,包括面外拉伸、面外压缩以及层间剪切力学性能实验。获得了针刺C/C复合材料在单轴载荷状态下的纵向拉/压强度、纵向拉/压弹性模量以及层间剪切强度。实验后,对材料的断口特征进行研究分析,确定了不同负载条件下针刺C/C复合材料的失效机理;对材料在受力过程中的应力-应变曲线趋势进行研究,确定了针刺C/C复合材料在各实验中弹性模量的变化。其次,对针刺C/C复合材料进行了双轴静力学实验分析。先进行针刺C/C复合材料面外正应力-剪应力耦合实验方案设计,继而开展不同双轴载荷比例下的面外拉伸-剪切与面外压缩-剪切试验,获得了针刺C/C复合材料在各加载比例下的双轴拉剪强度以及双轴压剪强度。通过对实验数据的分析发现,在面外拉伸-剪切实验中,针刺C/C复合材料的拉伸强度与剪切强度呈现出双轴弱化现象;在面外压缩-剪切实验中,面外压缩强度呈现出双轴弱化现象,而剪切强度呈现出双轴强化现象。并分别总结了材料的双轴拉压强度、剪切强度随应力比的变化趋势。最后根据实验后的试样断口特征,分析了复杂载荷环境下针刺C/C复合材料的失效机制,为后续针刺C/C复合材料室温强度准则的建立提供实验支撑。然后,结合针刺C/C复合材料双轴载荷实验数据以及常用的三维宏观强度准则,对针刺C/C复合材料的失效破坏进行研究,分析了各种强度准则对实验数据的适用性。研究结果发现,在面外压缩-剪切实验中,Christensen强度包络线与实验数据吻合性较好,可以作为针刺C/C复合材料面外压缩-层间剪切失效判据;在面外压缩-剪切实验中,发现常用的复合材料强度准则均与实验数据吻合性较差,但Christensen强度准则偏差较小。通过对Christensen强度准则进行修正,当修正系数C=3时,修正后的Christensen强度包络线与面外拉伸-剪切实验数据较为吻合。最后绘制出了完整的针刺C/C复合材料面外正应力-剪应力的强度包络线。最后,通过有限元软件ANSYS分析了双轴试样在电磁感应加热中的温度分布,为后续开展高温双轴力学性能实验做出铺垫。通过正交试验对感应线圈进行设计优化,由于原方案设计的感应线圈无法实现均匀温度的要求,最终通过在双轴试样上添加石墨感应加热体的方式完成了感应线圈的设计。利用优化后的感应线圈对面外拉伸-剪切与面外压缩-剪切双轴试样进行电磁感应加热,获取试样加热到1600℃时的温度场分布,并对双轴试样标距段进行均匀化分析。结果表明,优化后的线圈能够使双轴试样在电磁感应加热中达到温度均匀的要求。