三维编织复合材料既是一种材料又是一种结构,通过特殊的编织工艺可以直接编织成各种复杂形状,避免二次加工,使其在具有高比强度和比高刚度的同时不存在易分层等一系列问题,在航空航天和民用领域具有很大的应用潜力。因此,能够快速和准确地对三维编织复合材料的力学性能进行分析与评估显得愈发重要。三维编织复合材料的细观结构特征决定了它的宏观力学性能,建立一个能够精确反映其细观结构的模型至关重要。本文从细观角度出发,结合图像处理和断层扫描技术(Micro-CT),构造三维编织复合材料的细观几何模型,进而对材料的力学性能进行分析。首先,介绍了一种基于Micro-CT的三维编织复合材料精细化几何模型重建方法。利用Micro-CT对三维四向编织复合材料进行逐层断层扫描,采用滤波、膨胀和收缩等方法处理扫描切片图像,编写了程序自动识别切片图像内所有纤维束的截面轮廓,通过对纤维束截面图进行轮廓提取、离散、插值、截面重建等操作,把纤维束截面图转化为拓扑数据,建立了与材料真实细观结构相一致的精细化模型。该精细化建模方法具有通用性,可用于其他三维编织复合材料的几何建模。其次,在三维编织复合材料精细化几何拓扑结构基础之上,采用一种非均匀Voxel网格对材料的模型进行有限元离散,并对材料的宏观有效性能进行计算分析。纤维束内部Voxel网格单元尺寸呈梯度变化,在精细刻画材料内部相界面处的几何特征的同时降低了模型的计算规模。从精细化模型中提取一个代表性单胞模型和一个小尺寸模型,采用体积平均化方法计算材料工程常数,并且与理想椭圆截面的代表性单胞模型结果进行对比分析。针对纤维束打捻现象,研究了纤维束扭曲对材料宏观力学性能的影响。最后,采用刚度折减模型对三维编织复合材料在单轴拉伸载荷作用下的累积损伤过程进行模拟分析。采用应力平均化技术去除Voxel网格在不同相界面引入的应力集中,再利用平均化的应力判断组分材料是否发生损伤,然后考察三种计算模型(从精细化模型中提取的代表性单胞模型、从精细化模型中随机提取的小尺寸模型和椭圆截面的理想代表性单胞模型)、纤维束不同扭曲程度以及Voxel网格尺寸对计算结果的影响。