复合材料由基体与增强体组成，水进入复合材料的主要方式有水分子的自由扩散、以毛细水方式进入增强体与基体界面、流入复合材料裂纹或孔洞三种。一般水分对增强体的力学性能影响不大，对基体影响较大，吸湿后的主要表现为基体材料的溶胀、塑化和水解，水分在基体材料中扩散导致裂纹的扩展，引发树脂体积膨胀、玻璃化转变温度降低、增强体与基体间界面的裂纹扩展，以及界面剪切强度的降低。

增强体与基体通常具有不同的热膨胀系数，当环境温度改变时，增强体与基体界面产生附加应力。由于复合材料组分的物理特性和构造特点，环境温度、湿度变化会对复合材料性能产生较大的影响。例如，树脂纤维增强复合材料由于树脂基体比纤维材料对湿热环境更加敏感，单向纤维树脂单层板的横向变形量通常远大于纵向变形量，表现出湿热效应的各向异性；因单层板受湿热环境影响变形具有方向性，由单层板紧密黏结铺覆而成的多向层合板，在环境湿度、温度变化时，内部将产生附加应力，进而会影响层合板的强度。

在不受外载荷，仅有温度、湿度发生变化的情况下，单层板的正轴向湿热应变一般可由线性关系表示（见图）：

单层板的湿热膨胀变形

式中和分别为材料1，2主方向的湿热应变以及面内的剪应变；分别为单层板纵、横向热膨胀系数；分别为单层板纵、横向湿膨胀系数；为温度变化值；为吸水量或水浓度，即材料吸湿后增加质量与干燥质量之比；剪应变通常为零。

在单层板既承受外载荷作用，又有温度和水分含量变化的情况下，则得到包含湿、热应变的应变-应力关系：

或改写为应力-应变关系：

式中与分别为图中所示正轴向的总应变与应力；与分别为柔度系数与刚度系数。

基于单层板正轴向的应力-应变关系，可分析单层板、层合板的湿热效应，层合板的残余应变和残余应力、强度等。