近年来,纤维缠绕复合材料作为炙手可热的新兴材料体系,在航空航天、汽车船舶、能源动力、石油化工等国民工业领域得到迅速发展并发挥着日益重要的作用。由于具有自动化、效率高、成本低、质量稳定等优势,纤维缠绕成型技术成为固体火箭发动机复合材料壳体主流的制造工艺之一。在缠绕成型工艺过程中,由于丝嘴的来回运动和芯模的圆周运动共同作用,致使纤维纱束以正负缠绕角方式交替出现,从而在壳体上形成纤维纱束交叉起伏结构,造成局部应力和应变集中现象,同时也导致该区域存在架空、富胶等诸多缺陷,进而使得结构存在初始损伤,造成纤维缠绕壳体结构承载性能下降,最终不可避免的发生宏观结构失效、破坏。为此,针对纤维缠绕复合材料壳体结构多尺度失效行为,本文通过构建宏-细-微观跨尺度模型,并以纤维交叉起伏结构造成的应力集中缺陷为研究对象,开展纤维缠绕复合材料壳体跨尺度损伤失效行为评估研究。主要包括以下几个方面:（1）针对复合材料宏观结构是由细观成分周期性排布而成的特征,结合界面粘性层损伤分离和树脂塑性行为,建立了考虑纤维强度随机分布以及工艺离散特性的代表性体积单元（Representive Volume Element,RVE）微观模型,通过对微观模型进行渐进失效分析,以及利用均匀化理论方法最终得到了复合材料宏观等效力学性能,最后通过试验验证了该理论模型的正确性。与实验结果相比,该微观模型所得纤维方向强度预示误差为0.14%,横向强度预示误差为4.49%,面内剪切强度预示误差为-5.38%。（2）针对纤维交叉起伏细观结构特征,并立足于轴对称回转体结构的纤维缠绕规律,研究了不同切点数、不同纱束厚度、不同缠绕角度等工艺参数对纤维交叉起伏影响规律。构建有限元仿真模型并赋予微观模型等效力学性能参数,引入细观失效准则和刚度退化模型,通过仿真模拟研究菱形特征单元中交叉起伏对应力分布的影响机理,研究结果表明,交叉起伏区域附近存在较大的应力集中现象。且由该细观尺度菱形特征单元体的渐进失效分析结果可知,该细观结构特征最终导致纤维缠绕复合材料壳体宏观结构发生低压破坏。（3）基于多尺度分析方法通过构建宏-细-微观分析模型,并开展固体火箭发动机复合材料壳体多尺度损伤失效行为研究。将微观模型等效性能参数传入宏观尺度,并将宏观应力传递到菱形特征单元,以此获得宏观应力下菱形特征单元细观损伤参数和失效行为,最终实现纤维缠绕复合材料壳体的损伤失效行为的精确预测。并开展纤维缠绕壳体水压试验,试验爆破压力为19.23MPa,与仿真分析理论值19.7MPa相比,预示误差为2.4%,说明该方法合理、准确,且通过实验获得筒身段应力-应变曲线以及爆破破坏模式,进一步验证了该分析方法的正确性。针对固体火箭发动机纤维缠绕复合材料壳体而言,由于其组成结构尺度之间相差较大,传统分析方法无法将局部损伤行为与整体失效形式之间的传递关系描述完整。而该多尺度分析方法则综合考虑了各尺度间跨尺度的关联关系,既可以捕捉局部化的损伤形成也可以反应宏观整体的破坏行为。因此,该理论分析方法和仿真逻辑可为固体火箭发动机复合材料壳体的设计及失效分析提供重要参考。