高温陶瓷材料因其优异的力学、热学等性能，已逐渐被应用在尖端武器、航空航天和核工业等高新技术领域。研究表明，在陶瓷基体中添加纤维、颗粒等增强相是克服其本征脆性并提高断裂韧性、强度等力学性能的有效手段。纤维增强陶瓷基复合材料因其具备高比强度、高比模量、耐高温和耐腐蚀等优点，已被用于高超声速飞行器热防护系统和推进系统的耐热承力结构件等部位。此类材料在服役时常常面临极端苛刻的高温环境，鉴于力学性能直接关系到材料及构件的服役安全性和可靠性，合理表征及提高其高温力学性能成为陶瓷基复合材料研究领域的重点和难点。充分认识和科学评价其力学性能随温度的演化规律和关键控制要素，对于材料研制、应用、可靠性评价及寿命预测具有重要的指导意义。
　　针对上述科学问题，本文针对纤维增强陶瓷基复合材料开展了以下研究工作：
　　①基于力热能量密度等效原理，通过建立断裂表面能与热能之间的等效关系，建立了无需拟合参数的温度相关性断裂表面能理论模型。基于该模型和能量平衡法，针对单向纤维增强陶瓷基复合材料考虑温度、残余热应力和界面脱粘等因素的共同影响，建立了温度相关性稳态基体开裂应力理论表征模型。此外，通过建立剪切应变能与热能之间的等效关系，建立了无需拟合参数的温度相关性界面剪切强度理论模型；进一步研究了基体裂纹长度和温度对基体开裂应力的综合影响，通过应力强度因子法建立了单向纤维增强陶瓷基复合材料的温度相关性非稳态基体开裂应力理论表征模型。上述模型得到了实验结果的很好验证，揭示了基体开裂机理和关键控制要素随温度的演化规律，为合理表征及预测温度相关性基体开裂应力提供了有效的理论途径。此外，利用模型系统分析了关键材料参数在不同温度下对基体开裂应力的定量影响，进而为提高基体开裂应力提供了指导。
　　②针对单向纤维增强陶瓷基复合材料建立了温度相关性热冲击失效判据，进一步考虑材料参数对温度的敏感性，建立了适用于宽温域冷却环境温度的抗热冲击性能理论表征模型。模型预测结果与水淬法获得的实验结果取得了合理的一致性。利用模型分析了热冲击临界温差对基体杨氏模量、热膨胀系数和界面剪切强度的敏感性及其随冷却环境温度的演化规律，结果表明临界温差对基体杨氏模量和界面剪切强度的敏感性随冷却环境温度的升高而增加，对基体热膨胀系数的敏感性随冷却环境温度的升高而减小，进而为提高其抗热冲击性能提供了理论指导及建议。
　　③通过建立应变能与原子的动能、势能之间的等效关系，针对陶瓷材料建立了不含比热容无需拟合参数的温度相关性断裂强度模型，该模型具备参数便于确定、简洁实用的优点。进一步，针对短纤维增强陶瓷基复合材料、单向纤维增强陶瓷基复合材料、2D编织陶瓷基复合材料以及正交铺层陶瓷基复合材料分别建立了包含材料宏细观结构特征的温度相关性断裂强度理论表征模型，明确了陶瓷基复合材料温度相关性断裂强度与其组分热力学特性之间的定量关系，揭示了复合材料断裂强度的关键控制要素随温度的演化规律。以上模型得到了实验结果的很好验证，为合理表征及预测其温度相关性断裂强度提供了有效的手段，也为材料的研制、设计及其高温力学性能评价和优化提供了理论支撑。