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根据三维正交机织复合材料中纤维束的空间几何特征，提出了改进的单胞模型，此模型包含经纬纱正交单胞、接结经单胞与接触单胞3种结构。考虑到各个单胞中的纤维柬空间结构与变形特点，对纤维束截面尤其是对挤压处的纤维束进行了合理等效，以达到模型通用和简化计算目的。基于均匀化方法分别求得各单胞弹性常数，进一步运用刚度平均化方法获得三维机织复合材料的工程弹性常数。数值结果与实验结果对比表明新建模型的预测精度较好，且相同纤维体积含量情况下，横向弹性模量随机织角的逐渐增大而增大但纵向弹性模量减小。