目前海洋工程中采用的混杂纤维复合材料以层合结构为主。然而,层合复合材料易分层、损伤容限和抗冲击性能相对较低,实际应用存在一定局限性。三向正交机织复合材料具有优异的面内和层间性能,因此研究三向正交混杂纤维增强聚合物基复合材料在海洋环境长期服役过程中的弯曲疲劳性能,对于扩展海洋工程复合材料的应用范围具有重要意义。本文设计并制备了一种三向正交机织碳/玻璃纤维混杂环氧复合材料（三向正交混杂复合材料）,与层合碳/玻璃纤维混杂环氧复合材料（层合混杂复合材料）对比,研究了两种材料海水老化前后弯曲疲劳载荷作用下的损伤演化规律与损伤机理。海水老化前,通过三点弯曲研究了三向正交混杂复合材料、层合混杂复合材料和三向正交机织碳纤维环氧复合材料（三向正交碳纤维复合材料）的准静态弯曲性能,结果表明与层合混杂复合材料相比,三向正交混杂复合材料具有更高的弯曲强度与弯曲模量。三向正交混杂复合材料的初始模量比三向正交碳纤维复合材料低,但三向正交混杂复合材料的弯曲强度却表现出较大正混杂效应。这是因为在弯曲载荷作用下,顶层为碳纤维的三向正交碳纤维复合材料比顶层为玻璃纤维的三向正交混杂复合材料更容易发生应变破坏。采用三点弯曲疲劳加载,测试了50%、55%与60%应力水平下三向正交混杂复合材料的弯曲疲劳寿命。通过超景深三维显微系统采集了55%应力水平三向正交混杂复合材料的弯曲疲劳损伤发展显微照片,结果表明疲劳加载过程中压缩破坏是材料主要的弯曲疲劳失效模式。海水老化前后,采用横向纤维束拉伸实验定量表征碳纤维/基体界面（C/M）和玻璃纤维/基体界面（G/M）的粘接强度,通过Weibull分布统计分析了界面强度测试结果。老化后环氧树脂、碳纤维、玻璃纤维、C/M以及G/M的强度分别下降了11.3%、2.65%、5.66%、17.22%、14.37%。基体和界面性能的下降导致了三向正交混杂复合材料弯曲疲劳性能的衰减,其中界面性能下降为主要因素。烘干海水浸泡的三向正交混杂复合材料,弯曲疲劳性能基本恢复到原始状态,这与基体吸湿膨胀有关。复合材料吸湿后基体膨胀在材料内部产生类似于热膨胀应力的残余应力,导致界面强度降低,复合材料弯曲疲劳性能下降。加热使基体内水分子蒸发散失,基体膨胀消除,界面与基体恢复到原来的状态,复合材料性能基本恢复。三向正交混杂复合材料与层合混杂复合材料的S-N寿命预测曲线显示,海水老化前后在相同应力水平下三向正交混杂复合材料的疲劳寿命更大,具有更好的弯曲疲劳性能。图35幅,表11个,参考文献123篇。