随着先进树脂基复合材料在航空领域用量的不断增加,碳纤复合材料,作为先进树脂基复合材料的一种,已经成为最受关注的材料研究方向之一。传统层合板复合材料具有优良的面内力学性能,但Z向性能相对薄弱,易分层,低能量冲击损伤大,而且人工铺层成本高、效率低。因此,对一些外形复杂的复合材料结构设计,其增强体结构的选取正逐步转向于三维纺织结构。对于三维纺织结构复合材料的研究多集中于三维预制件成型设计和面内经纬向力学性能对比,而缺乏三维纺织结构复合材料整体力学性能分析,与三维增强体预制件结构之间的关联研究较少。本课题以不同三维机织结构为基础,设计织造碳纤维三维机织结构增强体预制件,制备复合材料板,对比三种典型三维机织结构(浅交弯联、浅交直联和三向正交)的复材板结构性能差异,综合分析其整体力学性能,为复合材料增强体结构性能设计和实际应用提供参考依据。首先,利用T800碳纤维在剑杆织机上织造浅交弯联、浅交直联,及三向正交机织结构的预制件;通过USB电子显微镜表征织物试样表面形态。结果表明:三种结构预制件表面都有部分纱线损伤,其中,浅交弯联结构预制件表面断纤毛丝最多,浅交直联结构预制件表面断纤毛丝最少;随后,采用液体真空辅助成型(VARI)工艺,通过合理设计导流网形状尺寸,制备三种不同三维机织结构的碳纤复合材料。依据ASTM测试标准,对不同结构的复合材料测试板件进行力学测试样条尺寸设计及切割,从XYZ三个方向进行拉伸、弯曲、压缩,以及短梁剪切四种不同类型的力学性能测试,对比分析三种结构碳纤复合材料的各方向力学性能差异。根据对比可知:三向正交结构由于内部纱线伸直度最好,增强体预制件对复合材料制品的性能贡献最大,经向力学性能最好;浅交直联结构由于经纱屈曲度小,而且经纬联锁交织状态清晰,各方面力学性能较为均衡,而且织物可织性最好,为三维机织复合材料增强体结构选取的最佳选择;浅交弯联结构由于频繁的交织联锁,织物可织性最差,抗分层效果最好,但其他方面力学性能差,整体结构性能最差。最后,引入指定零部件,根据零件XYZ三方向极限载荷需求,设定XYZ三方向力学性能加权系数,整合计算了三种结构复合材料的综合压缩性能,从而设计了一种力学性能综合评价的方法,可为不同复合材料零部件所采用机织结构的选取提供参考依据。