复合材料一般由基体相和增强相组成，增强相是主要的承载单元，分布或弥散于基体相中。基体相则起到联结增强相、在增强相之间传递应力的作用。复合材料力学既从宏观上研究复合材料的整体力学行为，也从细观上研究由相组分和界面组成的细观结构的相互作用。因此，复合材料力学一般可分为复合材料宏观力学（或复合材料结构力学）和复合材料细观力学。复合材料力学随着工程复合材料的迅速发展和广泛应用而兴起，已经成为较为成熟的学科分支。

自然界存在竹子、木材、动物的肌肉和骨骼等天然的复合材料。人类也很早就创造了人造复合材料，例如，古代中国人和犹太人用稻草或麦秸盖房用的泥砖、两千年前中国人制造的防腐蚀用的生漆衬布、由薄绸和漆黏结制成的中国漆器，都是近代纤维增强复合材料的雏形。以混凝土为标志的近代复合材料，19世纪后期开始发展到建造钢筋混凝土结构。20世纪初，为满足军用方面对材料力学性能的要求，人们开始研制新材料，并于40年代研制成功玻璃纤维复合材料，50年代又出现了强度更高的碳纤维、硼纤维复合材料。

伴随着近代复合材料的发展，相应的力学研究也发展起来。1889年，W.沃格特提出了复合材料的均匀应变模型，来确定其弹性模量；1929年，A.罗伊斯等提出了由均匀应力模型确定弹性模量的方法。由于复合材料的力学性能常常表现出各向异性，各向异性弹性理论的研究得到了很大发展。S.G.列赫尼茨基于1947年和1950年分别出版了各向异性板和各向异性弹性体弹性理论的专著。1957年，J.D.伊舍尔贝提出了确定含一个椭圆形夹杂的弹性场的方法，开创了细观力学对复合材料的研究。进入60年代后，复合材料力学的发展步伐加快。1964年，B.W.罗森提出了确定单向纤维增强复合材料纵向压缩强度的方法。1968年，经蔡为仑和R.希尔的多年研究形成了单向简单层板的蔡‒希尔破坏准则。1971年，又提出了张量形式的蔡‒吴破坏准则。

复合材料在现代工业中的应用越来越广泛，复合材料结构力学、复合材料细观力学研究随之越来越深入。随着计算力学的发展，复合材料的数值模拟也发挥越来越多的作用。

复合材料结构力学是将复合材料结构从宏观上看作均匀的连续介质，采用连续介质力学的方法研究各种形式的复合材料结构的力学性能。相对成熟的部分是连续纤维复合材料的层合板理论，其主要思想是将单向纤维增强的一个单层板看作均匀但是各向异性的连续板，然后将各层的应力合成为横截面上的内力，建立板的内力与变形之间的关系，从而得到层合板的整体刚度。经过这种处理，一个由连续纤维增强的单层板组成的层合板就近似为连续的各向异性均匀板。这时，各向异性材料的弹性力学、断裂力学、非线性连续介质力学的基本理论都可以适用。不考虑横向剪切效应的经典层合理论已经被广泛应用于层合结构（梁、板、壳）的振动、屈曲和弯曲行为分析。考虑横向剪切效应的各种高阶层合板理论也得到了广泛的工程应用。

复合材料结构力学关注的另一个主要问题是复合材料结构的强度问题，这涉及局部应力分布的详细计算。层合结构、蜂窝夹层结构、加筋结构的应力分析一直是复合材料力学的研究热点。利用三维有限元法或层合板理论的有限元形式，可以分析在静动态载荷作用下，这些结构的连接处、孔边、边界附近以及层间的应力分布，为结构的强度设计提供理论支持。

复合材料细观力学研究复合材料细观结构（包括组分相、界面、缺陷等）的力学特性和细观结构的宏观力学行为。复合材料作为多层级材料具有基本清晰稳定的细观结构，而细观结构的状态决定了复合材料的宏观力学性能。复合材料细观力学的主要任务是在细观层次上研究细观结构的各组分（包括界面、缺陷等）的相互作用、缺陷与损伤的萌生、演化规律，以及细观结构的有效性能或整体性能。

复合材料力学的研究方法有解析、实验和数值的研究方法，涉及复合材料的细观和宏观两种层次。双傅里叶级数法、单傅里叶级数法和复数式傅里叶级数解法等解析方法，可以求解层合板的弯曲、屈曲及振动问题。利用三维弹性力学解析方法可以求解层间应力问题。一些近似方法，如能量法（变分法）、加权余量法、摄动法、边界配置法和动力松弛法等也用于层合板的分析。在复合材料细观力学方面，剪滞法可以分析单纤维复合材料界面剪切应力分布，复合材料有效特性的预测也有很多分析模型，如自洽方法、广义自洽法、森‒田中方法和微分法、变分法、二尺度展开法等。

复合材料力学的实验研究主要包括单向复合材料或层合板的性能测定实验（拉伸、压缩、疲劳、冲击等）、层间剪切、层间断裂的实验。细观力学实验主要用于测定纤维和基体间的界面力学性能，实验方法主要包括单纤维拉出、压出实验，以及微滴包埋实验、单纤维碎断实验等。此外，还包括针对各种复合材料结构（连接结构、加筋结构、夹层结构、全尺寸工程结构等）的强度、振动、冲击、疲劳等力学实验。

由于实际应用中复合材料几何形状的复杂性，载荷、温度、湿度、材料性能和边界条件的多样性，使问题变得非常复杂，理论解和实验方法很难满足计算的需求，因此复合材料的数值求解应运而生。复合材料的数值研究方法主要包括有限差分法、有限元法、有限层法和边界元法等，需要结合复合材料及其结构特点加以发展。在细观层次上，有限元法可以用来计算纤维、基体及界面的细观应力场分布，并进而预报材料的有效弹性模量等性能。有限元法还可以用于复合材料的损伤破坏过程模拟，常用的方法有两种：一是假设损伤单元失去了强度和刚度，并将损伤单元从有限元模型中移除；二是用连续单元的分离来模拟延性裂纹的扩展。复合材料损伤破坏数值模拟方法的新进展主要包括渐进损伤方法和扩展有限元法。渐进损伤方法基于损伤力学，结合有限元分析，可以追踪复合材料及其结构的损伤起始、损伤扩展以及极限破坏，在复合材料与结构力学性能预测方面发挥了重要的作用；扩展有限元法通过引入扩充函数，可以解决裂纹的任意扩展问题，有效预测复合材料界面和基体开裂等问题。通过引入内聚力单元，有限元法还可以用于求解粘接连接结构、复合材料界面问题以及其他有关界面强度的问题。在宏观结构上，利用薄板经典理论和一阶剪切变形理论的线性有限元方法可用于复合材料层合板的弯曲、屈曲、振动的模拟以及边缘效应分析。利用卡门非线性板壳理论有限元来研究几何非线性复合材料板壳的弯曲、屈曲和失效。还有其他一些数值方法，比如蒙特卡罗模拟和格构模型可用以开展复合材料损伤破坏和断裂过程的模拟。

复合材料力学的研究方法需要根据复合材料结构特点而加以发展，可以根据实际情况将几种方法结合起来，使求解更为有效，如解析法和数值解法相结合，实验方法和解析解（或数值解）相结合，以及有限元和边界元相结合等方式；也可采用整体‒局部的近似解法，既能关注局部的细节，也能考虑到远场和周围介质的作用。

随着复合材料的日益发展和广泛应用，复合材料力学的研究范围也在逐渐扩大，特别是随着纳米复合材料和智能复合材料的发展，复合材料力学正在向多尺度法和多场耦合力学的方向延伸，如从原子尺度、细观尺度到宏观工程尺度的力学行为关联；热、电、磁、光、化学等作用下复合材料的力学行为等。一些极端环境下，如超高/低温、强辐射、超高速冲击等问题，也是复合材料力学的研究热点。