纤维增强树脂基复合材料可分为热固性和热塑性复合材料。相比于热固性复合材料,热塑性复合材料具有绿色环保、比强度和比刚度更高等优点,在航空航天、海洋船舶、新能源汽车等领域有着更好的应用前景。但诸如PC、PMMA等热塑性树脂的力学性能非常复杂,通常依赖于加载率、温度和静水压力,呈现出蠕变和大变形,进入塑性阶段后还将产生应变软化和局部化现象,微观失效机理包括孔洞增长、龟裂(或称为银纹)、剪切带屈服和分子链破裂等。目前,国内外在热塑性复合材料失效机理方面的研究还较少。多尺度研究是复合材料的核心。建立纤维/基体/界面微观胞元模型,提出理论方法和数值技术,阐明复合材料的损伤失效机理,对于建立宏-微观力学性能之间的桥联非常重要。为此,本文首先发展了有限变形-非局部-粘塑性Gurson孔洞模型和基于ABAQUS子程序模块的非局部显式有限元计算技术,研究了哑铃状聚碳酸酯试样的失效机理以及非局部处理的正则化效果;之后,建立纤维随机分布的复合材料微观胞元模型,结合内聚力界面理论模型,预测热塑性复合材料在横向拉伸和剪切载荷作用下的宏-微观失效机理,探讨了非局部半径、纤维分布、界面强度等对损伤失效力学性能的影响规律,并将数值模拟获得的失效表面与Hashin和Puck失效准则进行比较,从多尺度角度提供了一个更加准确预测热塑性复合材料失效机理的研究方法和思路。本研究工作的创新性体现在:发展了含塑性软化的热塑性树脂材料的非局部-有限变形-粘塑性Gurson模型和非局部显式有限元数值技术,较好地解决了应变软化导致的微观胞元模型渐进失效分析遇到的网格敏感性问题,避免了隐式有限元分析遇到的收敛性问题,对于高效、准确预测热塑性复合材料的失效行为具有重要理论和应用价值。