C/C复合材料因其优越的高温力学性能而被应用于航天、国防等领域。然而在C/C复合材料制备的过程中,产生的孔洞、裂纹等缺陷,对材料最终的性能有着重要的影响;制备过程中的高温处理过程也会使碳纤维的模量、强度等性能发生改变,另外由于组分材料微观结构较为复杂,最终组分材料的就位性能与原始性能有显著不同。因此准确获取组分材料的就位性能对于评价C/C复合材料结构的使用性能和安全性能至关重要。本文针对4D轴编C/C复合材料,对组分材料就位性能进行了研究,并探索其对材料剪切性能的影响。运用多种显微观测手段对4D轴编C/C复合材料的细观和微观结构进行了观测和表征。4D轴编C/C复合材料具有周期性特征,Z向纤维束较XY向纤维束更为致密,基体内随机分布着孔洞,纤维束与基体间存在界面,部分界面存在微裂纹。针对Z向纤维束横截面内纤维丝的形状、尺寸、位置分布规律进行了统计表征,纤维丝截面形状近似为“腰果形”,尺寸和位置非均匀分布,呈现随机性特征。以Z向纤维束横截面真实结构的纤维分布规律为依据,建立同体积分数的纤维束内单丝随机分布的二维几何模型,并用空间统计函数确定了二维模型的尺寸、纤维形状、位置分布最优参数,将二维几何模型沿Z向延伸得到三维模型(RVE)。使用有限元方法,施加周期性边界条件,计算了纤维束的有效弹性常数和横向压缩强度,并与横截面内单丝呈六边形规则排布的模型进行了对比。通过试验研究了Z向纤维束的横向压缩、横向剪切和纤维束/基体界面剪切就位性能,使用统计分析方法对测试结果进行了分布检验。结果表明,横向压缩强度优先符合对数正态分布,横向剪切强度优先符合正态分布,纤维束/基体界面剪切强度优先符合Weibull分布。探索了Z向纤维束剪切性能及测试温度对4D轴编C/C材料剪切性能的影响。将Z向纤维束顶出后的试样和完整剪切试样分别进行XY面剪切试验,结果表明,在承受XY面剪切载荷时,Z向纤维束对于XY面层间剪切模量和剪切强度均提高明显。使用双切口试样测试4D轴编C/C材料在常温和高温下的剪切性能,结果表明随温度升高,剪切强度先升高后降低,在2000℃附近达到最大值,剪切模量呈现非线性。