复合材料湿热变形不仅会导致其宏观结构件尺寸改变，而且会产生微观尺度的应力失配，进而可能造成多种模式的损伤。本文从细观角度研究了复合材料的湿热行为，具体工作如下：（1）建立了含基体微裂纹及纤维/基体界面脱粘损伤的单向复合材料温度胀缩的细观理论模型，模型首次考虑了基体横向应力的非均匀性及热胀与冷缩系数随损伤的不同变化规律，并建立了纤维周期及随机排布的两种细观有限元模型进行了验证。研究发现：复合材料损伤后的热胀和冷缩系数不一致，且取决于损伤模式。（2）建立了单向复合材料湿扩散细观有限元模型，模型考虑了树脂基体的吸湿软化及纤维排布方式的影响，并以宏观理论模型进行了验证。模拟结果指出，复合材料中最大微观湿失配应力发生在纤维/基体的界面附近，并且其大小随吸湿过程有所波动，基体软化能较明显地降低湿失配应力，纤维分布形式对复合材料横向湿扩散系数也略有影响。（3）建立了单向复合材料湿膨胀的细观理论模型，模型考虑了基体吸湿软化及湿度梯度分布因素，并以细观有限元模型进行了验证。研究发现，对于典型的玻纤/环氧复合材料，纤维体积含量增加时纵向湿胀系数减小而横向湿胀系数增大；基体软化会使得复合材料纵向湿胀系数有明显降低，而对横向湿胀系数影响不大；湿度的微观分布方式对复合材料湿膨胀系数影响不大。（4）建立了层合复合材料热膨胀预测的理论和有限元模型，预测了正规对称正交铺设、正规对称角铺设及一般对称铺设三种层合板的热胀系数，理论与有限元结果吻合。