碳/碳（C/C）复合材料具有耐热性能及优异的力学性能，它既可以作为耐高温材料使用，又可作为功能结构材料使用。由于三维四向编织C/C复合材料内部结构复杂，人们对其疲劳寿命等力学特性的研究还很有限，这已成为其进一步推广应用的制约因素。因此，有必要通过对C/C复合材料的疲劳性能进行试验研究，分析其疲劳损伤模式，建立其疲劳寿命的预测模型，为其更加广泛应用提供理论支持。本文研究工作主要包括以下五个部分：（1）碳纤维及C/C复合材料的静拉伸力学性能及疲劳特性试验研究。制作了单向C/C复合材料及三维四向编织C/C复合材料；测试了碳纤维束的拉伸强度及拉—拉疲劳特性，并对纤维单丝进行了强度测试；对单向C/C复合材料纵向、横向及面内剪切方向的静拉伸力学性能及拉—拉疲劳特性进行了试验研究；对三维四向编织C/C复合材料的纵向静拉伸力学性能及拉—拉疲劳特性进行了试验研究；测试单向C/C复合材料的纤维—基体界面强度及三维四向编织C/C复合材料的纤维束—基体界面强度。试验研究为C/C复合材料疲劳特性的理论预测提供了数据支持。（2）单向C/C复合材料拉—拉疲劳寿命及剩余强度预测模型研究。基于单向C/C复合材料纵向拉伸强度的随机核模型，引入纤维单丝剩余强度二参数Weibull模型及纤维单丝—基体界面剩余强度模型，建立单向C/C复合材料纵向拉—拉疲劳寿命及剩余强度的预测模型，实现单向C/C复合材料纵向拉—拉疲劳寿命及剩余强度的预测。通过单向C/C复合材料算例分析表明本文所建立的疲劳寿命预测模型及剩余强度预测模型用于预测单向C/C复合材料疲劳寿命及剩余强度是可行的。（3）三维四向编织复合材料细观结构模型和刚度预测模型研究。提出采用挤压切边椭圆面来描述相互挤压的纤维束横截面，建立了一种新的细观结构模型，该模型反映纤维束之间沿纤维束轴向不断变化的相互挤压变形造成纤维束横截面积沿纤维束轴向不断变化，基于刚度体积平均及柔度体积平均混合思想，引入所建立的细观结构模型，建立相应的刚度预测模型。用本文模型计算编织复合材料几何特性及工程弹性常数的数值结果与试件实测数据吻合，表明了模型的合理有效性。（4）三维四向编织C/C复合材料纵向拉—拉疲劳寿命预测模型研究。基于单向复合材料纵向拉—拉疲劳寿命预测模型及剩余强度预测模型，将纤维束轴向拉应力与剪应力共同作用的蔡—希尔破坏准则及纤维—基体界面脱粘后纤维束发生断裂的破坏准则推广到疲劳加载情况，并作为三维四向编织复合材料疲劳损伤破坏准则，同时引入基体破坏准则，建立了考虑纤维单丝强度分散性的三维四向编织复合材料疲劳寿命预测模型。通过与实验结果对比，表明本文所建立的三维四向编织C/C复合材料疲劳寿命预测模型预测精度较好。（5）三维四向编织C/C复合材料三维逐渐损伤有限元分析的强度与寿命预测方法研究。基于考虑纤维束间相互挤压接触的单胞模型，引入周期性位移边界条件及单向C/C复合材料的剩余强度模型和剩余刚度模型；采用Hashin失效判定准则判定纤维束的损伤类型，并提出相应的损伤退化模式及材料最终失效准则，实现对三维四向编织C/C复合材料在静载荷与疲劳载荷作用下的逐渐损伤破坏分析。试验验证表明，本文所建立的强度与寿命预测方法可以较好地预测静载荷和疲劳载荷作用下的损伤发生、扩展及最终失效。