碳纤维复合材料因轻质高强、设计灵活和抗冲击好等特性,在航空航天领域得到广泛应用。碳纤维复合材料具有优良的导电性能,增强体结构变化对电导率和电势分布影响显著。复合材料非均质特性和电各向异性使其内部导电机理尚不清楚。与此同时复合材料构件在服役中易遭受各种外部威胁,及时跟踪和监测复合材料损伤起始和扩展对优化材料使用寿命和性能至关重要。碳纤维复合材料力阻效应使其受力变形时电阻会发生变化,本身可作为智能传感器。研究和分析碳纤维复合材料电导率和电势分布增强结构效应,对揭示复合材料导电机理和运用电阻法结构健康监测具有重要意义。本文旨在发现不同增强结构碳纤维复合材料电导率和电势分布规律,研究碳纤维复合材料电导率和电势分布规律增强结构效应,揭示复合材料内部导电机理,发现三维机织角联锁复合材料力电耦合行为,为碳纤维复合材料导电结构设计和结构健康监测提供理论和实验参考。论文主要研究内容如下:（1）碳纤维复合材料电导率和电势场分布实验表征。采用两探针法测试复合材料不同方向电导率;利用界面电导率测量不同界面铺层取向电接触传导;采用二维电势法测试复合材料在不同电流加载模式、探测深度和增强结构下电势场分布规律。（2）建立等效电导率张量模型和有限元分析模型,探讨不同铺层取向、铺层顺序、表面纤维层取向对单/多向复合材料层压板电导特性影响。基于实验结果,建立等效电阻模型和电导率各向异性线性模型,揭示平纹机织复合材料厚度方向电势场衰减机理和三维机织角联锁复合材料电势场分布方向效应。（3）电阻法表征三维机织角联锁复合材料不同偏轴角度短梁剪切破坏。采用四探针法测试复合材料在准静态和循环加载下电阻变化,研究三维机织角联锁复合材料力电耦合行为和剪切破坏机理。研究主要结论为:（1）单向复合材料层压板沿纤维方向电导率比垂直方向更高,且等势线沿两个方向显示不同梯度值。交叉铺层和准各向同性碳纤维复合材料层压板电导率具有单层板和铺层取向混合效应,表面电势场分布主要取决于表面纤维铺层方向。多向复合材料层压板厚度方向电导率取决于每个单层板厚度方向电导率和界面电导率。有限元分析显示纤维铺层对表面电势场分布影响。表面为0°纤维铺层的交叉铺层层压板和准各向同性层压板具有均匀分布电势场和电各向同性特点。（2）平纹机织复合材料层压板中纱线屈曲和桥联区域导致面内方向电导率减小,厚度方向电导率增加。在单对电极下,对称分布电势场沿电流流动方向取向。具有垂直电流流动路径的两对电极产生正叠加效应,所得到组合电势场增强;而相反电流流动路径产生负叠加效应,所得到组合电势场削弱。由于层间接触电阻较高,电流沿平纹机织复合材料层压板厚度方向减小。层间电阻沿厚度方向引起分流效应导致三维电势场中电势极值在电流有效渗透厚度处消失。平纹机织复合材料层压板可被当做面内电各向同性介质。（3）三维机织角联锁复合材料中偏轴角度和纱线屈曲增加电流传导路径,导致面内电导率呈各向异性。表面电势场随电流加载角度改变而改变:0°方向（纬向）电势场中等势线陡峭扭曲且电势值沿经纱下降迅速,90°方向（经向）电势场中等势线平滑并与纬纱平行,45°方向电势场中等势线沿经纬纱延伸导致电势值介于0°与90°之间。电极位置的改变会显著影响0°方向电势值和电势场分布。两对电极加载模式下,同向平行电流路径所得到组合电势场被增强,等势线比单对电极模式下更加均匀稠密;反向平行电流路径所得到组合电势场则被削弱并在复合材料中心位置处出现菱形低电势区域。（4）三维机织角联锁复合材料轴向（0°和90°）试样具有比偏轴（30°,45°和60°）试样更高的剪切强度和损伤电阻增加。从剪切载荷-位移曲线分析,轴向试样表现为脆性断裂,偏轴试样表现出弹塑性非线性行为和延性破坏特征。轴向试样损伤模式主要为分层破坏和纱线断裂,偏轴试样主要损伤机制为非弹性变形和局部分层。在准静态加载期间,三维机织角联锁复合材料相对电阻变化增加,但在循环加载下减少。45°和60°试样与循环加载下其他试样相比,电阻变化幅度较高。剪切强度与相对电阻变化之间关系证明力电耦合行为提供表征复合材料内部损坏有效方法。上述研究结果阐述不同增强结构对碳纤维复合材料电导率和电势分布影响规律,依据等效电阻模型和电流有效渗透厚度揭示复合材料电势沿厚度方向衰减机理,并探究三维机织角联锁复合材料力电耦合行为,验证电阻法智能监测可靠性和有效性。研究结果对碳纤维复合材料在导电结构设计和电阻法结构健康监测具有关键指导价值。