三维正交机织物由两两互相垂直的经纱和纬纱在各自的平面内平铺排列,Z纱贯穿于织物的厚度方向并交错捆绑纬纱,整体性好。由三维正交机织物增强树脂形成的三维正交机织复合材料因而具有较高的面内刚度和强度及抵抗分层能力,可以用来制造各种结构的主要承载构件,被广泛的应用于航空航天、汽车等领域。复合材料在长期的使用过程中由于外力和环境的作用发生损伤和破坏,疲劳损伤为其主要破坏形式之一。本文结合三点弯曲疲劳实验和有限元分析研究三维正交机织复合材料在弯曲循环载荷下的结构效应与疲劳损伤。由三维正交机织复合材料三点弯曲准静态实验得到材料的最大失效应力和最大挠度,在35%、40%、50%、60%、70%、80%及90%应力水平下对材料施加正弦波形式循环载荷,经弯曲疲劳测试得到材料的疲劳寿命(S-N)曲线及材料的破坏形态。基于三维正交机织物和复合材料试样结构及组分含量,沿纤维树脂复合纱线单胞——纱线树脂单胞——全尺寸三维实体模型,建立有限元分析模型。定义玻璃纤维纱线和树脂为弹塑性体,由滞后能准则控制材料破坏。根据弯曲疲劳实验情况对几何模型进行边界条件设置,以60%应力水平等效位移加载,计算得到材料的应力分布、能量吸收、刚度降解及破坏形态。对比实验与有限元结果,分析三维正交机织复合材料特殊的结构效应及循环载荷下的疲劳损伤特性。经实验和有限元研究,得到如下结论：(1)实验表明材料的疲劳寿命随着应力水平的下降而上升。试样上表面的破坏面积随应力水平的下降而减小,下表面呈现与之相反的规律;(2)有限元模拟应力分析表明：应力随着循环次数的增加,出现退化趋势。沿材料厚度方向呈对称分布,对称面应力最小,向两边应力逐渐增大,对称位置靠上表面处受到的应力相较下表面更大。沿经纱长度方向,应力以加载位置为中心向两边传递,离加载位置越远,受力越小,产生的变形越小。(3)三维正交机织物增强体中经纱沿长度方向伸直的特殊结构,使得复合材料在经向弯曲疲劳加载过程中应力传递到更大区域,经纱为材料最主要的承载和吸收能量部件,其力学性能的优劣直接决定三维正交机织复合材料的承载和抗疲劳性能;(4)实验与有限元损伤形态均表明三维正交机织复合材料的主要的破坏模式是纱线的断裂,主要出现在经纱上且主要集中于Z纱通道处的经纱上。纬纱基本没有损伤,Z纱在加载处上下捆绑位置出现损伤。循环载荷作用下,材料中心产生剪切,致使损伤由Z纱通道处经纱的损伤开始沿着经纱扩展,使得材料表面呈现三角形损伤区域。