三维编织材料具有高比强度、高比模量,高的损伤容限和断裂韧性,在航空航天、体育用品和汽车等结构件中得到应用。受加工方法的制约,用群论推导的很多新三维编织几何结构还无法加工。传统三维编织材料受加工效率低和生产成本高等因素的影响,急需开发新几何结构的三维编织材料及其加工工艺。本文针对基于空间群P4对称性的三维编织材料主要进行了以下研究工作:满足空间群P4对称性的三维编织几何结构已被证明是一种合理的纱线交织方式,考虑该几何结构的完整性和表面纱线的连续性,分析编织纱线在三维空间的运动规律,进而获得板块三维编织材料的完整几何结构。用代表性体积单元法分析该三维编织材料的几何结构,建立板块三维编织材料的数学模型,计算三维编织材料单元结构参数和预测纤维体积百分含量,并试验验证编织工艺的可行性。基于空间群P4对称性的管状三维编织材料的细观结构及其单元特性,建立管状三维编织材料细观结构的几何模型,分析编织几何结构参数的变化关系,并预测管状三维编织材料的纤维体积百分含量及变化趋势。分析管状三维编织材料的编织工艺及纱线的空间拓扑结构,试验验证管状编织工艺的可行性。针对基于空间群P4对称性的板块三维编织材料的加工工艺要求,分析编织工艺中携纱器的运动规律,初步设计了加工板块三维编织材料的工艺装备。携纱器的横向运动采用链传动机构驱动,实现携纱器的精确定位和运动循环,动力采用步进电机,实现间歇进给;携纱器的纵向运动采用气动机构实现其快速定位,用可编程控制器实现横纵运动的顺序控制。本文根据满足空间群P4对称性的三维编织几何结构的理论研究结果,分析其板块和管状结构的编织工艺,建立三维编织几何结构的数学模型,设计板块编织工艺装备,为新三维编织材料的进一步开发研究打下了理论基础,丰富了三维编织材料的品种。