三维机织碳纤维树脂基复合材料在航空领域应用广泛,尤其是在发动机冷端部件中。例如采用三维机织一体成型的风扇叶片对于提高发动机整体性能具有重要意义。变厚度三维机织板件是实现发动机叶片形状重要的基础结构之一,目前对于变厚度三维机织板件的研究主要集中在预制件的工艺实现与改进上,而针对复合成型后板件内部的几何细节与力学性能的研究尚处于空白。基于以上情况,本文主要在以下方面开展了研究工作:(1)在宽度方向上采用五个不同的尺寸,就试验件切边宽度对三维机织板件复合材料的经向与纬向力学性能的影响进行了试验研究。获得的试验结果给尚无试验标准的三维机织复合材料试验件尺寸的确定提供了依据;(2)选择改变纬纱规格这一机织工艺来设计等厚度与变厚度三维机织板件,进行了纬纱规格对等厚度三维机织板件经向力学性能影响的试验研究,同时对变厚度三维机织板件变厚度段内不同位置处的力学性能也进行了试验研究;(3)基于等厚度与变厚度三维机织板件实际结构的光学测量结果,建立了一种适用于等厚度与变厚度三维机织板件的单胞几何模型,经过与关键几何尺寸实际测量值的对比,验证了该几何模型的通用性与合理性。将单胞厚度预测结果与变厚度三维机织板件变厚度区域不同位置处厚度的实际测量值进行对比,结果表明该几何模型可用于指导设计变厚度三维机织板件的厚度变化;(4)在本文所建立的单胞几何模型的基础上,在有限元软件的平台上建立了一种适用于等厚度与变厚度三维机织板件的单胞有限元刚度模型。通过等厚度板件与变厚度板件单胞有限元模型、变厚度无切边板有限元模型与变厚度切边板有限元模型的预测结果与试验结果的对比,验证了单胞有限元刚度模型能有效预测等厚度与变厚度三维机织板件结构的刚度。