三维编织复合材料具备比强度高、比刚度高、编织结构丰富等优点,已逐渐成为航空航天、国防军事、汽车工业和体育竞技等工业技术领域中重要的结构材料。在三维编织复合材料快速发展的几十年间,已逐渐应用到了航空器和航天器的主要承力结构部件中,发挥了更大的作用。因为其独特的编织结构特点,增强纤维在空间中相互缠绕,使其具有良好的抗冲击性能,从本质上克服了传统层合材料易分层的缺点。也正是因为三维编织复合材料编织结构复杂,分析其宏细观力学性能存在一定的难度,这也在一定程度上限制了三维编织复合材料的发展空间,这也是亟待解决的痛难点之一。本文针对三维四向编织复合材料采用理论分析方法和有限元分析方法,对其复杂的编织结构参数化建模及刚度性能预测展开研究。主要研究内容为:基于四步1×1编织工艺分析了携纱器的运动规律,研究了各纱束的空间运动轨迹,根据编织工艺特点确定了纱束的几何关系,并通过纱束在空间中的位置,采用代表性单元法建立三维四向编织复合材料的多组分模型。并在此基础上分析编织工艺和纱束几何关系,确定了编织角和纱束横截面尺寸。（1）由于纱束作为三维四向编织复合材料中重要的组成部分,对其使用Ruess-Voigt模型、Mori-Tanaka模型、Concentric Cylinder Assemblage模型和Self-Consistent模型等单向纤维增强复合材料预测模型预测纱束的局部刚度矩阵,分析了不同纤维体积分数时的有效弹性常数的变化规律,并采用三维四向编织复合材料多胞模型验证了以上预测方法的有效性和正确性。（2）针对三维四向编织复合材料多胞模型在预测材料宏观弹性模量时存在的不足,提出了一种新型的预测其宏观弹性模量的多组分模型,即通过考虑不同组分对三维四向编织复合材料宏观弹性模量的影响,计算纱束的局部刚度矩阵和纱束取向角,并引入局部纤维填充因子,结合刚度体积平均法来完成预测过程。并与现有实验数据对比验证了本文提出的预测模型的正确性。（3）在有限元分析中,通过纱束节点坐标、纤维体积分数、纱束的横截面尺寸实现了三维四向编织复合材料的参数化建模。在此基础上,通过对模型的剖视分析并与实验结果对比,验证了模型的正确性。基于体元网格划分技术（Voxel meshing）对三维四向编织复合材料模型进行了网格划分,并对不同尺度的网格进行了收敛性验证。基于Abaqus平台分析了施加周期性边界的有限元模型并和已有的实验数据进行对比,以及探讨了纤维体积分数、编织角、纱束横截面对三维四向编织复合材料的宏观弹性性能的响应规律。