三维多向编织复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐冲击、抗疲劳且结构可设计等诸多优点,使其在现代汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。然而,三维编织复合材料在制造和使用过程中,其内部会产生断裂、裂纹、纤维脱粘等不同类型的缺陷或损伤,可能引发一些严重的事故,导致巨大的经济损失、环境污染,甚至造成人员伤亡。因此智能复合材料的研发及复合材料的结构健康监测显得尤为重要,而用于感知和监测的核心是传感器,因此基于三维编织复合材料传感器的织造工艺及传感特性的研究对结构健康监测具有重要意义。碳纳米线传感器因体积小、质量轻、导电性强、热稳定高且易于构建传感网络等优点,为智能材料及结构健康监测提供了一种新的途径。本文从基于三维编织复合材料的碳纳米线传感器着手,重点研究了碳纳米线的应变传感性能,传感器优化配置,以及嵌入三维编织复合材料中的碳纳米线传感器的传感性能及其在结构健康监测中的应用。本文首先介绍了复合材料结构健康监测及传感技术的重要性,综述了基于压阻效应的碳纳米线应变传感器在复合材料结构健康监测应用的国内外研究现状。探讨了碳纳米线的制备方法及其对力学性能和电气性能的影响以及碳纳米线传感器的选择。研究了碳纳米线的传感特性,分析了其机械性能(应力与应变)与电性能(电阻和应变灵敏系数)之间的关系,结果表明,碳纳米线电阻变化率与应变呈较好的线性相关性,非常适合于监测破坏极限应变远小于其应变(碳纳米线的破坏应变均值10.0%,最小值为2.5%)的复合材料应用,作为压阻效应应变传感器可通过电阻变化率来感测应变,此外,碳纳米线显示从1.27至2.15范围的应变灵敏系数,平均值约为1.90,其与传统应变监测获得的值相当,这使其成为复合材料结构健康监测传感器的良好候选。其次,介绍了碳纳米线嵌入三维编织复合材料的编织技术及固化成型工艺,采用三维五向四步法以轴纱方式将碳纳米线嵌入三维编织复合材料,研制了试验试件。之后,对结构健康监测系统中碳纳米线传感器的优化配置进行了研究,提出了基于碳纳米线传感网络应力信号监测率最大化的传感器优化配置准则,并进行了基于遗传算法的传感器优化配置实现。在上述研究基础上,建立了基于三维编织复合材料试件的碳纳米线应变传感实验系统,研究了基于三维编织复合材料碳纳米线传感器的单调拉伸和循环加载拉伸应变传感特性。实验结果表明,碳纳米线的嵌入不影响也不会降低三维编织复合材料的机械性能;其次,在不同递增的循环加载卸载阶段,试件在单调拉伸和循环加载卸载拉伸(渐进损伤累计PDA)情况下,碳纳米线传感器电阻变化率与材料应变表现出较好的线性相关性,并可通过电阻应变相关系数CRS来描述应变传感方程,分析碳纳米线作为传感器嵌入三维编织复合材料进行损伤检测的量化关系;最后碳纳米线传感器的残余电阻可归因于试件的损伤或累积损伤所致,可用于检测结构本身发生的故障或在服役期间产生的过载损伤。此研究为基于三维编织复合材料结构健康监测的碳纳米线传感器应用提供了实验依据。