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近年来,压电复合材料依靠优异的力-电耦合性能,被广泛用于航空航天、军事、医疗、机器人、微机电系统等众多精密控制领域,成为一种不可或缺的高级智能复合材料。随着压电复合材料在的广泛应用,其潜在的力学性能弊端即压电相和非压电相界面之间出现的层间性能弱、易分层、易裂纹、裂纹拓展较快等缺陷日益凸显出来。连通方式是影响压电复合材料性能的关键因素之一。传统的压电复合材料设计模式中,压电相与非压电相之间的界面结合方式本质上属于传统的层合板结构设计模式,其层合板设计理念决定着其存在层合板材料的力学弊端。三维编织结构能够完全克服层合板材料的分层现象,且具有优异的整体力学性能。因此,本文将三维编织结构引入到压电复合材料的结构设计中,利用三维整体编织结构改善压电复合材料的力学性能。全文主要研究内容概括如下:(1)详细介绍三维编织复合材料细观结构几何模型和压电复合材料的研究现状,指出当前三维编织复合材料细观几何模型存在的问题以及当前压电复合材料存在的力学弊端,确定本课题的主要研究内容、研究的目的和意义。(2)从三维四步法(1x1)矩形编织工艺入手,详细分析携纱器移动规律,预制件内部纱线空间结构和编织纱线力学模型,建立编织预制件三次曲线几何模型,并给出拟合后反应实际预制件细观结构的几何模型。基于建立的几何模型和刚度平均化理论,建立编织复合材料等效弹性模量预报模型,对编织复合材料弹性性能进行理论预报,预报结果与文献实验吻合较好,验证本文所建模型有效性。(3)将三维编织结构引入到压电复合材料结构设计中来改善压电复合材料的力学性能,设计出全新的三维编织压电复合材料。针对压电材料特殊的力-电耦合性能,分别对其进行位移场模式和电场模式的有限元分析,基于力电耦合方程,建立编织压电复合材料的耦合场有限控制方程,并对编织压电复合材料等效力学性能进行了分析,对其等效力学参数随编织工艺参数(纤维体积含量和编织角)的变化进行了研究分析;针对压电材料特有的双向力-电耦合性能,分别对其进行了压电传感和驱动性能分析。(4)研究热稳态场对压电复合材料性能影响,根据热压电陶瓷材料力-电-热三场的本构模型,高阶剪切变形理论,二阶电势分布模型,高阶温度场理论和Hamilton变分原理,对压电陶瓷力-热-电有限元控制方程进行了推导;并对热稳态场对压电传感性能和驱动性能的影响进行了数值模拟。