聚合物基复合材料具有优越的综合性能,但在温、湿环境下其基体会塑化或产生微尺度损伤,降低材料的力学性能。因此湿扩散性能将是设计评估复合材料耐久性的一个重要指标。本文实验和理论研究了一种三维机织复合材料的湿扩散过程,建立了其湿扩散的有限元模型和理论模型。首先,在实验室制备了相同材料体系的纯树脂、单向复合材料、三维机织复合材料试件,通过吸湿实验获得了它们的吸湿增重曲线。利用Fick定律和Langmuir方程反推出了纯树脂与单向复合材料的湿扩散系数,并将它们与通过二相扩散模型得到的湿扩散系数进行了对比,证实了界面相对扩散的促进作用,并推导了包含界面相的新的扩散系数推导公式。随后,在商用有限元软件ABAQUS中建立了考虑内部编织结构的三维机织复合材料的有限元模型。分别从纯树脂、单向复合材料的实验数据中提取出了三维机织复合材料模型中富树脂区与纤维束的湿扩散参数。同时利用ABAQUS的自定义子程序USDFLD,成功模拟了二阶段现象,这也是有限元方法与Langmuir方程的第一次联立使用。单一的细观有限元模型并不适用于所有三维机织复合材料。为提高实际工程应用性,本文提出了一个新的理论模型(Sandwich模型),该模型考虑到三维机织复合材料局部编织结构的差别,将其逐层均质化后等效为一个等湿扩散系数的三层结构。其预测结果与吸湿试验和有限元的模拟结果吻合良好,能够快速准确地预测出三维机织复合材料的湿扩散行为,并且适用于所有层状材料以及可以近似为层状的材料。