三维机织复合材料作为典型的各向异性材料，它的力学性能主要取决于纤维体积分数、纤维束空间分布以及纤维的力学性能。在制备过程中，纤维束常常会偏离其设计位置且这种现象有种不确定性，这种随机波动行为对整体材料的力学性能的影响是值得关注的问题。本文以二元模型为基础，提出了考虑纤维束随机波动行为的三维机织复合材料刚度和强度研究方法，建立了随机波动模型。以一种三维编织复合材料为研究对象，统计其纤维束的实际偏离量，建立随机波动模型，模拟预测了其有效弹性模量和拉伸强度。同时进行了相应的典型的准静态单轴拉伸实验，预测结果与之比较，结果吻合良好。接下来讨论了其随机波动形式的改变，即统计特征的改变对整体材料刚度和失效强度的影响，结果表明，随着纤维束波动幅值的增大，材料的模量和强度值不断下降，且模量的下降幅度明显小于强度的下降。