平纹编织陶瓷基复合材料作为一种新型的耐高温结构材料,能够很好地满足航空航天器中热端部件对于结构减重和使用温度等方面的要求。了解和掌握材料在不同应力状态下的损伤机理和力学行为是优化材料制备工艺并促进其工程实际应用的重要理论基础。服役过程中构件复合材料通常处于复杂应力状态下,目前对材料进行单一轴向应力状态下的损伤力学行为研究已经不能够满足工程设计需要。同时在复杂应力状态下,由不同应力分量引起的材料损伤演化进程间存在着显著的耦合效应。损伤耦合效应的存在会显著加速材料的损伤进程、改变材料的失效模式并降低材料的力学性能,严重影响复合材料构件的结构强度和使用寿命,必须对其进行具有针对性的研究。本文主要以化学气相渗透法(CVI)制备的2D-C/SiC和2D-SiC/SiC复合材料为研究对象,系统研究了材料的常温损伤力学行为。建立了材料的轴向拉伸迟滞模型并用于组分力学性能的计算分析;提出了纤维弯曲承载机制并建立了材料的面内剪切细观损伤机制和损伤演化模型;基于应变差值表征并研究了材料在复杂应力状态下的损伤耦合效应;最后通过交替加载试验对材料的损伤耦合效应进行了解耦分析。主要研究内容和结果如下:(1)对比分析了2D-C/SiC和2D-SiC/SiC复合材料在不同加载历史下的轴向拉压损伤力学行为。基于剪滞理论,建立了材料的轴向拉伸迟滞模型,结合试验结果计算得到了表征材料组分力学性能的四个名义参数:基体开裂应力、热残余应力、界面脱粘能和界面滑移力。基于计算结果对比分析了纤维性能和界面层厚度对上述参数的影响。结果表明,2D-SiC/SiC复合材料对应具有较高的基体开裂应力,同时具有较小的热残余应力、界面脱粘能和界面滑移力;具有较厚界面层的2D-C/SiC复合材料对应着较小的热残余应力、界面脱粘能和界面滑移力数值,但是基体开裂应力不发生变化。(2)分析了2D-C/SiC和2D-SiC/SiC复合材料在不同加载历史下的面内剪切损伤演化进程。基于应力-应变行为和断口电镜扫描结果提出了纤维弯曲承载机制,并结合裂纹闭合效应很好地阐释了材料的剪切迟滞行为。获得了加载历史对材料剪切细观损伤特征、损伤演化进程和剪切性能的影响。基于基体裂纹分布规律,提出两个细观损伤变量并建立了材料的剪切损伤演化方程。分析结果表明,热残余应力水平的差异是造成两组剪切性能和损伤力学行为差异的主要原因;剪切加载状态下相邻裂纹面间桥连纤维通过承受显著的弯剪载荷进行剪切载荷的传递;相比于剪切单调加载,复杂的加载历史导致材料具有更快的损伤演化进程和较低的剪切强度;剪切损伤过程中2D-SiC/SiC复合材料45°方向基体起裂应力显著大于2D-C/SiC复合材料,而两者对应的0°/90°方向基体裂纹起裂应力相差不大。(3)通过偏轴拉压试验,对比分析了偏轴角度对2D-C/SiC复合材料应力-应变行为、损伤进程、失效模式以及力学性能的影响。借助材料在偏轴加载和单一轴向加载状态下的应变差值,表征分析了材料纤维束方向上的拉剪和压剪损伤耦合效应。通过试件断口电镜观察,建立了材料损伤耦合效应的作用机制。研究结果表明,材料的拉伸损伤和剪切损伤间表现为相互促进作用,剪切损伤对压缩损伤表现为促进作用,而压缩应力分量对剪切损伤表现为抑制作用,上述耦合效应的强度随应力分量比值的变化而改变;随着偏轴角度(0°~45°)的增大,损伤耦合效应凸显了材料加载方向上拉压应力-应变行为的非线性并降低了拉压强度,加速了材料的损伤演化进程并使得材料的损伤破坏模式由轴向拉压破坏逐渐转变为剪切破坏模式;基于0°和45°偏轴拉伸应力-应变行为建立的材料偏轴拉伸应力-应变行为预测模型可以对试验结果进行很好地预测。(4)设计并完成了2D-C/SiC复合材料的轴向交替加载试验。通过拉剪和压剪交替加载试验,对材料的拉剪和压剪损伤耦合效应进行了定量解耦分析,并获得了初始拉伸和剪切损伤对材料后续剪切和拉伸损伤演化进程的影响。试验结果表明,在试件发生破坏前,引入的拉伸损伤造成材料的剪切模量下降为原有的48%,引入的剪切损伤造成材料的拉伸模量下降为原有的68%,引入的剪切损伤造成材料的压缩模量下降为原有的63%,而引入的压缩损伤对材料的剪切模量几乎没有影响;引入的初始拉伸损伤对材料剪切损伤的影响存在于整个剪切损伤进程中,并且不随着剪切损伤的增加而变化;初始剪切损伤对材料拉伸损伤的影响只存在于裂纹饱和点之前,并且其造成的影响随着拉伸损伤的增加逐渐被“掩盖”并减弱。