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连续碳纤维增韧Zr B2-SiC基复合材料（Cf/ZrB2-SiC）具有优异的抗氧化烧蚀、高比强度和高比刚度并且能够显著提升高温维形等特性,在航天器热端部件具有较大的应用潜力。通过在碳纤维表面沉积不同厚度的热解碳（Py C）涂层作为界面层可以改变纤维与基体界面的结合形式,并且可以调控复合材料内部的热残余应力状态,促进碳纤维对超高温陶瓷基体增韧和补强的作用,因此充分研究碳纤维对材料力学性能的强韧化机制对Cf/ZrB2-SiC的材料设计、制备及应用具有重要意义。由于界面层和热残余应力对界面层的损伤是影响Cf/ZrB2-SiC力学性能的重要因素,本文结合电镜下原位拉伸实验和损伤模式分析,从微观角度出发,根据Cf/ZrB2-SiC在不同尺度下结构周期性特点建立材料的微细观单胞模型,对Cf/ZrB2-SiC的力学性能进行了分析。首先,本文从热残余应力和微结构对材料力学性能影响角度详细综述,讨论了国内外连续碳纤维增韧陶瓷基复合材料的研究现状,给出了从Cf/ZrB2-SiC微细宏观不同尺度分析材料力学特性的基本思路。而材料微观建模的不足主要体现在未考虑有限厚度的界面层、未分析从制备温度冷却至室温时材料内部的热残余应力对界面层的初始损伤等因素。然后,为了清楚观测Cf/ZrB2-SiC在实验过程中实时变形行为、表面损伤萌生和演化,采用电镜下的原位拉伸实验和数字图像相关技术,通过相关性分析解析试样表面变形与应变场;并对断口处微观形貌进行微观扫描观测,分析其内部损伤破坏模式和强韧化原理,为有限元数值分析提供实验基础。其次,通过随机算法建立包含有限厚度界面层、纤维随机分布且边界周期的微观单胞模型。结合双线性内聚力模型和批量插入内聚力单元技术,模拟制备后复合材料内部初始热残余应力对界面层损伤模式。考虑界面层和热残余应力对界面层损伤等因素,对室温和高温条件下Cf/ZrB2-SiC微观单胞进行等效性能预报,并分析不同界面层厚度对其等效性能的影响。最后,建立裂纹随机分布的基体微观单胞模型,预报含有不同裂纹密度的基体等效弹性性能。并且考虑纱线的真实形态,结合Micro-CT和Tex Gen建立精细的细观单胞模型,施加三维周期性边界条件,进行室温和高温下的等效刚度预报。同时从微细宏观多尺度对材料的三点弯实验进行模拟,验证计算模型的正确性。