纤维增强复合材料广泛应用于航空航天、国防和风电等领域。然而在其热成型过程中，经常出现撕裂、起皱、结合不牢等种种缺陷以及成型周期长等技术缺点。高昂的制造成本以及低效的生产率严重制约了其在大批量生产行业如汽车工业中的应用。因此，本文在国家自然科学基金委的项目资助（项目编号：50975236，11172171）下，以碳纤维编织复合材料热塑性成型为中心，进行了比较系统和深入的研究。通过拉伸及剪切实验参数的确定以及实验方案的实施，本文积累了大量的碳纤维编织复合材料的基本力学性能数据。为了表征纤维增强材料在成形过程中的力学行为，基于连续介质力学理论提出了各向异性超弹性本构模型。该模型中应变能函数被分解成由经、纬纱所产生的拉伸应变能和由经、纬纱之间角度变化而产生的剪切应变能两部分。在不考虑卸载情况下，可以将成形过程中材料变形所需要的能量近似等效为应变能，同时模型中的参数只需通过特定的拉伸、剪切力学实验即可获得，从而就得到了工程应用中所需模型的具体表达式。利用FORTRAN语言编程实现了ABAQUS的材料自定义子程序模块UANISOHYPER_INV，成功实现了所开发的材料模型和有限元的结合求解。进行了碳纤维编织复合材料力学实验和国际标准试题的数值模拟，通过数值模拟结果与实验结果的对比，验证了模型的有效性。最后本文利用碳纤维布和聚丙烯热塑性树脂颗粒组成叠层结构进行复杂曲面零件的一步热压成型以实现复合材料构件的大批量、低成本制造。在热压成型中，利用加热装置对叠层复合材料进行预热，然后快速传递到热压模具中进行冲压，保压冷却后开模即可得到碳纤维增强复合材料结构件。利用所提出的材料模型对热冲压成型实验进行模拟运算，模拟结果与实验结果对比表明所提出的超弹性本构模型能够很好地表征纤维增强复合材料在大变形下的非线性各向异性力学行为。这一本构模型的提出对干纤维增强复合材料成形的数值模拟与成形工艺优化设计有着重要的意义。