三维编织复合材料是由多向纱线相互交织构成的整体空间互锁网状结构,通常具有较好的抗冲击性能,是目前许多高新技术领域中得到广泛应用的新材料。目前,对于三维编织复合材料力学性能及破坏机理的研究成果较为丰富,为准确评价三维编织复合材料结构设计及工程应用中的可靠性及安全性提供了重要理论基础。但是,现有成果对于高应变率下三维五向碳/环氧编织复合材料力学性能及其破坏特征鲜有报道。本文以三维五向碳/环氧编织复合材料为研究对象,综合利用试验研究、理论分析和数值模拟等方法,对高应变率下三维五向编织复合材料的压缩力学性能及破坏机理进行系统地研究,主要取得了如下创新性成果:(1)借助于准静态压缩试验,得到了两种加载方式(纵向压缩和横向压缩)下三维五向碳/环氧编织复合材料的压缩特性及破坏特征,给出了编织角对三维五向碳/环氧编织复合材料压缩特性及破坏特征的影响规律。(2)考虑到三维五向碳/环氧编织复合材料编织纱布置的方向性,对三维五向碳/环氧编织复合材料试样分别进行了纵向冲击压缩和横向冲击压缩试验(SHPB),得到了该材料的力学性能、宏观破坏特征及能量耗散规律等随应变率的变化规律,并比较了两种加载方式下冲击压缩特性对于应变率敏感度的差异性。(3)系统研究了编织角对高应变率下三维五向碳/环氧编织复合材料压缩变形及破坏特征的影响,得到了材料的力学性能、宏观破坏特征及能量耗散规律等随编织角的变化规律,给出了两种加载方式下编织角对其冲击压缩特性的差异性。(4)借助于SEM分析系统,得到了试样断口的微观形貌特征,分析给出了了高应变率下三维五向碳/环氧编织复合材料的基体与编织纱破断模式与机制随应变率及编织角的变化规律及两种加载方式下的差异性,揭示了高应变率下试样宏观变形及破坏的微观机理。借助于高速摄影分析系统,得到了试样动态变形与破坏特征的全过程视频信息,分析得到了试样宏观破坏过程与应力应变曲线中变形、破坏特征的对应关系,有效地诠释了试样变形与破坏的宏观机制。(5)基于损伤力学理论及Marzars损伤力学模型,建立了纵向和横向冲击压缩下三维五向编织复合材料的损伤演化方程及其本构模型,给出了考虑应变率、编织角及加载方向影响的三维五向编织复合材料的应力应变关系,并与试验结果具有较好的印证性。(6)采用可变截面参数化方法建立了改进的细观三单胞模型,使面胞和角胞模型真实地反应编织纱90°和180°的弯曲扭转特征,并通过构建的多尺度几何结构模型和宏观均匀化力学模型,借助于ABAQUS/Explict软件平台,模拟得到了三维五向编织复合材料在两种冲击载荷(纵向和横向)下的变形特征和破坏规律,包括全应力应变曲线特征、动态峰值应力与峰值应变、动态弹模、动态破坏特征等随应变率和编织角的变化规律,并与试验结果相比吻合较好。(7)依据三维五向编织复合材料的编织工艺,依托MATLAB R2016a软件的建模仿真平台,分别对编织纱和轴纱的空间运动轨迹进行了仿真,并采用“点—线—体”的建模方式实现了一种三维五向编织复合材料的虚拟织造,在此基础上建立了能够反映三维五向编织复合材料实际编织结构的宏观仿真模型。借助于ABAQUS/Explict软件平台,模拟得到了冲击载荷作用下复合材料的基体与纤维束的变形与破坏特征,研究表明:纵向冲击压缩下首先呈现为基体的破裂,其次为纤维束的压屈变形;横向冲击压缩下则同时呈现为基体的破裂与纤维束的剪断破坏。并比较了应变率、编织角及载荷作用方向对变形与破坏特征的影响机制。研究成果可为三维五向编织复合材料动态力学响应分析及复合材料结构设计与工程应用提供重要参考。本论文有图170幅,表33个,参考文献191篇。