三维编织C/C复合材料具有高比刚度、高比强度、良好的抗冲击性和优异的高温性能,是航空航天领域重要的热结构材料,研究其基础力学性能具有重要的科学意义和应用价值。然而该材料的小变形、各向异性和非均质性致使现有接触式测量方法难以用于C/C复合材料的力学性能的精确测试。为精确测量高模量纤维增强碳基复合材料的小变形位移信息和非均匀的全场应变信息,研究开发了基于数字散斑相关法的非接触式测量系统。基于非接触式测试方法,展开了对三维编织C/C复合材料的拉伸、剪切及缺口试验的研究,在试验结果的基础上,提出并改进了用于研究C/C复合材料损伤行为的渐进损伤模型。具体研究内容如下：1提出并实现了基于数字散斑相关法的非接触式位移测量系统接触式位移测量技术在传统材料的测量上被广泛采用,可以取得令人满意的试验结果,但应用于高模量纤维增强复合材料时,却有诸多不足之处,如：一次试验仅能测量某一方向的位移,单次试验信息量小：位移测量装置与试件接触,敏感元件与试件之间存在相互作用,测量结果可靠性低。针对接触式测量方法的不足,系统发展了基于数字散斑相关法的非接触式测量方法。研究表明,采用非接触式的全场测量方法有助于提高测量结果准确性和可靠性。2基于全场测量方法研究了三维编织C/C复合材料的拉伸、剪切性能基于全场测量方法,研究了三维编织C/C复合材料的面内拉伸性能、面内剪切性能和厚度方向剪切性能。试验结果显示,在拉伸载荷下,材料应力应变曲线基本呈线性,拉伸破坏表现为脆断,破坏前没有明显的征兆；在剪切载荷下,材料应力应变曲线呈现出强烈的非线性,曲线类似于金属材料的“塑性”流动。根据全场测量结果,定量地揭示了复合材料非均匀性导致应变发生周期性起伏变化的现象,分析了材料宏观力学性能与材料细观纤维结构之间的关系,阐析了精确测定材料宏观性能所需的最小试件／标距尺寸。该研究对C/C复合材料力学性能的精确测量方法提供了新的观点。3研究了三维编织C/C复合材料的缺口敏感性基于全场测量方法,采用中心孔、多孔和双边缺口等6种缺口样式的试件,对三维编织C/C复合材料的缺口性能进行试验研究,获得了缺口附近的应变分布云图,分析了应变分布与纤维结构的对应关系。对于中心孔试件,结果显示孔周纤维结构将对孔周变形分布、应力集中及断裂位置造成较大影响,但对试件强度影响不明显。综合全部试验,结果表明试件净截面上强度均表现为缺口不敏感,即试件的净强度保持恒定,不受材料非均匀性、缺口样式和缺口深度的影响。全场剪应变云图表明,造成缺口不敏感性的机理为缺口附近的剪切非弹性变形。4提出了三维渐进损伤模型为分析三维编织C/C复合材料结构件的强度,建立了用于描述材料损伤行为的渐进损伤模型。提出了材料进入损伤阶段后,损伤因子满足的函数关系：推导了用于数值计算的Jacobian矩阵：编写了渐进损伤模型的UMAT程序,并基于有限元分析软件ABAQUS 6.10,实现了对材料损伤行为的模拟。通过与实验结果进行对比,验证了渐进损伤模型的有效性。研究表明,所建立的渐进损伤模型可用于C/C复合材料结构件的损伤分析和强度分析。本文以实验室所承担的国家基础应用研究项目为背景,围绕三维编织C/C复合材料的关键基础力学问题,基于数字散斑相关法和有限元分析方法,系统研究了C/C复合材料的拉伸、剪切、缺口和损伤性能,研究结果有助于深入理解三维编织C/C复合材料的变形、损伤及破坏机理。