陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,CMCs)是以陶瓷材料为基体的一类纤维增强复合材料,具有轻质高强、高比刚度、热稳定性好等显著优点,适合在高温环境下使用。本文借助X射线工业CT(Computed Tomography)和数码显微镜原位加载试验揭示了平纹陶瓷基复合材料的拉伸损伤失效机理。考虑拉伸和剪切损伤引起的材料非线性,从细观单胞和宏观材料尺度上分析了复合材料的力学性能,建立了平纹陶瓷基复合材料本构模型。首先,在微观尺度揭示了平纹陶瓷基复合材料的拉伸损伤与失效机理。采用高分辨率X射线工业纳米CT获取了材料微细观结构和材料在原位拉伸作用下损伤和失效的三维高分辨率图像,结合数码显微镜观测原位拉伸作用下试件表面裂纹的萌生和扩展情况。然后,在细观尺度建立了复合材料代表性体积单元(单胞)模型预测其应力-应变响应。为得到满足周期性边界条件的单胞模型,采用Hyper Mesh软件建立了符合平移对称的单胞几何模型;根据周期性边界条件的基本原理与公式,开发了Python脚本施加单胞的周期性边界条件;纤维束的材料性能考虑了拉伸和剪切的非线性损伤,并采用有限元分析软件Abaqus用户子程序来定义;建立单胞模型预测了复合材料单轴拉伸作用下的应力-应变响应,与试验值吻合良好,验证了模型的准确性。最后,在宏观尺度建立平纹陶瓷基复合材料的本构模型。基于单胞模型得到的材料非线性力学行为,并采用蔡-吴强度理论,建立了实体单元材料本构模型,得到了面内荷载作用下的强度包络面和比例极限包络面,与试验数据和蔡-吴强度准则理论解均吻合良好,验证了本构模型的正确性,为预测该材料在结构中的力学响应提供了有效计算模型。