C/SiC复合材料具有低密度、耐高温、抗烧蚀和耐磨性等优异特性,已成为航空、航天等国防和工业领域中不可或缺的结构备选材料。材料复杂的制备工艺过程导致其内部存在大量的缺陷,微细观几何特征复杂。在外载荷作用下,材料内部出现依赖于载荷的随机微缺陷扩展,造成材料的损伤和性能退化,材料宏观力学性能非线性显著、对应力状态敏感且伴随着明显的离散性特征。针对材料的微结构特征与力学行为特征,本文发展了材料本构模型及不确定性表征方法,实现了结构响应分析的可靠性评价。本文首先设计了二维编织C/SiC复合材料力学实验,通过应变片和数字图像技术两种方法获取试件应变,得到材料在简单和复杂应力状态下的力学非线性和离散性行为特征。通过建立的宏观非线性本构模型,模拟了在不同应力状态下材料损伤状态和非弹性应变演化的规律,实现了材料非线性力学行为的特征。选择材料初始性能和损伤演化过程中的参数为不确定性参数,采用概率统计的方式量化不确定性参数的变化区间;通过确认的材料不确定性本构模型模拟了多种载荷下材料的应力-应变曲线,与试验数据对比,验证了材料力学行为不确定性表征方法的有效性,实现了C/SiC复合材料力学行为离散性的定量化表征。采用了高斯过程回归模型,预测数据拟合的本构模型在无试验数据应力状态下的预测误差,建立了本构模型误差表征方法。利用Fortran语言编写了UMAT子程序,通过ABAQUS软件分析了环框结构件和带孔板在载荷状态下本构模型误差,提升了结构分析结果的可信度。