立体织物是高性能复合材料的增强结构相，对材料的最终力学性能起着十分重要的作用。传统的三向正交织物由相互垂直取向的三种纱线交织而成，以其为增强结构相的复合材料在X、Y、Z三个主方向具有优异的性能，但其抵抗剪切变形能力较差。为改善三向正交织物增强复合材料的抗剪切和扭转性能，本文设计并且织造了一种能够提高材料抗剪切性能的新型立体织物结构——多层多向三维机织物，并采用细观分析方法研究了织物的交织结构，采用实验方法对比分析了复合材料的面内剪切性能。　　本文采用置换法织造了6种碳纤维多层多向三维机织物。多层多向三维机织物面内由0°、90°和±45°的纱线组成，内部纱线平行顺直，并通过贯穿厚度的Z向纱线捆绑成为一个整体。利用显微镜观测了经纱、纬纱和Z向纱的截面形态，在实际纱束走向的基础上建立了织物的单胞几何模型，利用此模型计算织物的纤维体积含量，并与称重法得到的纤维体积含量进行了对比，分析了产生误差的原因。　　面内剪切性能是复合材料一项重要的性能指标。本文采用ASTM7078V型缺口轨道面内剪切性能测试方法，研究了多层多向三维机织复合材料和层合复合材料的面内剪切性能及其断裂机理，结果表明由于Z向纱的引入，多层多向三维机织复合材料最大应力载荷比层合复合材料高出37.26％，剪切模量高出31.56％，这主要是由于在材料受到应力作用的过程中，Z向纱起到了抑制裂纹的形成或扩展的作用，为提高其抗剪切性能做出贡献。多层多向三维机织物与层合复合材料均表现为韧性断裂，剪切应力—应变曲线主要分为两个阶段，初始阶段存在近似线性的区间，此阶段弹性模量较高，随着剪切载荷的不断增加，材料出现屈服，模量有所下降，此时的应力与应变是非线性关系。多层多向三维机织物复合材料的面内剪切受Z向纱线细度、预制件层数及纤维体积含量的影响，在相同厚度下，预制件层数、Z向纱细度的增加和纤维体积含量的提高均对剪切性能的改善有促进作用。