与传统层合复合材料相比，机织复合材料不仅保持了轻质高强的优势，更在改进层间层内强度、结构可设计性和制造成本等方面具有巨大的潜力，近年来，在航空航天、汽车、生物工程等领域得到了广泛的应用。为了在结构设计中充分发挥机织复合材料的优势，必须首先了解其力学性能。然而，机织复合材料的细观结构十分复杂，导致其力学性能的预测，尤其是强度预测，成为一项困难而又富有挑战性的工作。常规的计算方法可以归纳为参数传递式方法，即对纤维单丝尺度、纤维束尺度、单胞尺度依次进行分析。在每一级尺度下，都采用平均化的方法预测出材料的等效刚度和强度，并将计算结果输出到下一级尺度。在宏观载荷作用下，这类方法只能得到机织复合材料平均化的宏观力学性能，而无法同步获取纤维束尺度及纤维单丝尺度下的局部应力应变场，故无法揭示机织复合材料的失效机理及破坏过程。本文提出了一种用于预测机织复合材料力学性能的新方法——多尺度关联方法。与传统的参数传递式方法不同，多尺度关联方法基于连续介质力学和均匀化理论，通过自下向上均匀化方法和自上向下应力分解方法，构建了各级尺度间的关联，实现多尺度同步分析。该方法充分考虑了影响机织复合材料力学性能的众多因素，如组分材料属性、纤维体积含量、纤维束交织方式、纤维束卷曲幅度、编织角度及制造误差等。在计算过程中，只需给出纤维和基体的材料属性及编织构型，无需测定纤维束或机织复合材料单层板的力学性能，这有利于减少试验量，为工程应用提供了极大方便。多尺度关联方法首先采用自下向上刚度均匀化方法，逐级预测出纤维单丝尺度、纤维束尺度、单胞尺度下材料的等效刚度矩阵。此后，基于连续介质力学及均匀化理论，构建了相邻尺度间的多尺度应力关联矩阵。在任意载荷作用下，可根据多尺度应力关联矩阵将单胞所受载荷自上向下进行分解，从而同步获取单胞尺度、纤维束尺度、纤维单丝尺度下的应力应变场。在失效分析时，充分考虑局部细观组分的损伤状态，当局部纤维或基体满足各自强度准则时认为该层纤维束中的该组分材料破坏，并对失效的组分材料进行相应的刚度折减。最后，由此计算得到机织复合材料的刚度、强度、初始失效及破坏过程。本文采用多尺度关联方法对三轴编织、平纹机织、斜纹机织和缎纹机织复合材料的力学性能进行了计算，并进一步预测了机织复合材料层压板的刚度与强度。通过试验验证可知，该多尺度关联方法能够准确分析出试验过程中难以捕捉的失效机理和失效顺序，所采用的刚度折减方法也与试验结果吻合较好。对于难度较大的强度预报，本文虽然采用了最简便的细观失效准则，但仍然有着很高的计算精度，这充分验证了多尺度关联方法的正确性与可行性。同时，本文还研究了不同编织角、纤维束屈曲幅度及制造误差对机织复合材料力学性能的影响。结果表明，对于三轴编织复合材料，制造误差会导致其强度下降，且影响最大的是斜纤维束的制造缺陷。由于多尺度关联方法具有较高的计算效率及计算精度，本文以此方法为理论依据，开发了首套基于多尺度关联方法的机织复合材料力学性能计算软件，适用于机织复合材料的结构分析及优化设计。该软件现已申请国家计算机软件著作权。