本文以高超声速飞行器复合材料的损伤为背景,系统开展了横向载荷下连续纤维复合材料微观应力集中的分析方法研究。根据对研究对象的应力影响将单胞内的纤维分为远场纤维、近场纤维和相邻纤维。提出等效远场方法和等效异性夹杂方法并分别研究了远场纤维和近场纤维对应力集中的影响。以连续纤维的真实分布特征为基础,考虑了纤维体积分数、最近纤维距离和纤维与基体的弹性常数的影响,提出了预测连续纤维应力集中的标准相邻纤维方法,为后续的损伤研究奠定基础。利用显微镜分别对碳/环氧单向复合材料、碳/环氧织物复合材料和玻璃/环氧织物复合材料的表面微观形貌进行了观测,分别利用Image J软件和Matlab软件对图像中的纤维进行参数测量和统计分析。利用最近纤维距离、最近纤维方向和Ripley＿f函数对纤维的分布特征进行详细描述。对纤维体积分数位于[0.4,0.7]的9个采样区域内的纤维分布进行了测量,系统研究了纤维的实际分布状态和纤维体积分数对纤维分布的影响。实际的纤维分布并不是完全随机分布状态,实际分布的最近纤维距离比完全随机分布的纤维间距更小。提出了最近纤维靠拢法,并生成了满足最近纤维距离分布要求的单胞。该方法在完全随机分布的基础上,将每根纤维向其最近纤维随机移动一段随机距离,使相邻纤维相互靠拢最终满足最近纤维距离的分布要求。根据纤维体积分数生成相应的最近纤维靠拢单胞,结果表明:最近纤维靠拢单胞与真实单胞的纤维分布特征参数和力学性能保持一致。最近纤维靠拢单胞的再生为研究连续纤维复合材料的力学性能提供了丰富的单胞模型。提出了等效远场方法,并研究了远场纤维对单胞应力的影响。首先利用等效夹杂方法获得椭球形夹杂的远场载荷和夹杂内应力的关系,将远场的纤维和基体进行均匀化处理并替换为基体。为了保证近场纤维和基体的应力不变,根据载荷和夹杂内应力的关系将原来的外载替换为等效远场载荷。以不同纤维体积分数的碳/环氧和玻璃/环氧复合材料的单胞为例,利用等效远场方法对两种单胞的应力场进行预测,应力预测误差的最大值分别为-5.57%和-4.529%。随着纤维体积分数的增加,规则单胞的应力集中不断增加,随机单胞的应力集中不断下降。在等效夹杂方法的基础上提出了等效异性夹杂方法,解析求解了远场等效单胞中近场纤维的应力应变场。利用平面应变状态的圆形异质体来描述近场纤维的分布。首先将多个异质体的应力应变场分解为多个孤立等效异性夹杂的应力应变场的叠加;其次将多项式本征应变下单个异性夹杂等效为同性夹杂;利用留数定理求解了多项式本征应变下圆形同性夹杂的应力应变场,并用于多根纤维应力应变场的求解中。丰富的算例验证了等效异性夹杂方法的可靠性和精确性。提出了预测单点应力集中的相邻纤维方法。利用等效异性夹杂方法求解了等效远场单胞中每根近场纤维对单胞圆心处应力集中的影响,将所有近场纤维的影响等效成等效近场载荷,将等效远场载荷和等效近场载荷的叠加作为两根相邻纤维的外载。为了消除近场纤维和相邻纤维的随机性,提出了预测整个单胞应力集中最大值的标准相邻纤维方法。该方法无需生成具体的单胞结构,只需根据纤维体积分数、纤维间最小距离和纤维与基体的弹性常数进行预测。随着单胞FVF的增加,利用AFSM预测的单胞应力极值误差开始降低,从小于仿真结果到逐渐接近甚至轻微超过仿真结果。本文的研究不仅适用于连续纤维复合材料,还适用于含球形和圆柱形夹杂的非均质材料,比如碳纳米管、纳米颗粒、火箭药柱等,也适用于研究固体的热膨胀应力或者压电材料的压电效应等。