En las últimas décadas, diferentes modelos computacionales a nivel meso se han desarrollado para predecir la evolución de la fractura y la resistencia de los materiales compuestos. No obstante, los mecanismos de falla de los compuestos son complejos y esto hace que sea un gran reto desarrollar modelos capaces de reproducir su comportamiento bajo diferentes estados de carga de manera consistente. Además, la falta de ensayos mutiaxiales normalizados ha dificultado el consenso sobre las envolventes y los criterios de fallo de los materiales compuestos. En esta tesis se propone un nuevo modelo de daño elastoplástico en 3D para predecir la deformación plástica y el fallo progresivo de los laminados unidireccionales de materiales compuesto a escala meso. Una nueva función de fluencia plástica y una nueva regla de fluencia no asociada se proponen para definir correctamente la evolución de las deformaciones plásticas. Entonces, se pueden imponer el coeficiente de Poisson transversal plástico y las deformaciones plásticas volumétricas. El modelo propuesto se basa en la mecánica del daño continuo y la termodinámica de procesos irreversibles. Las leyes de evolución del daño se han definido para tener en cuenta los mecanismos de falla en la dirección longitudinal y transversal. La función de fluencia plástica y los criterios de falla pueden ajustarse mediante dos y seis parámetros de entrada del modelo (coeficientes de forma de las evolventes), respectivamente, para considerar el comportamiento mecánico del material que está analizando. Se utilizan ensayos de compresión y tracción ”off-axis” con diferentes orientaciones de las capas y una alta dependencia plástica para demostrar la capacidad del modelo para captar la respuesta plástica, el inicio del daño y también los planos de falla. Además, se realiza una comparación numérico-experimental de ensayos a compresión y tracción en probetas con un agujero con distintas dimensiones para demostrar la capacidad del modelo de predecir su resistencia. Se obtiene una buena concordancia entre los datos numéricos y experimentales. Cuando existen grandes deformaciones, se pueden generar modos de daño espurios en los modelos basados en la mecánica del daño continuo por materiales transversalmente isotrópicos que utilizan el tensor de tensiones efectivas. En esta tesis se desarrolla una nueva metodología para prevenir ese fenómeno. Las funciones de activación del daño longitudinal están basadas en las tensiones efectivas. Sin embargo, se utilizan las tensiones nominales en la función de activación del daño transversal. El método propuesto puede implementarse directamente en los modelos constitutivos que se han desarrollado previamente utilizando las tensiones efectivas y se presenta una implementación explicita del modelo constitutivo propuesto. A continuación, se muestra la mejora en la predicción de los mecanismos de falla obtenida con el modelo constitutivo presentado respecto a modelos que utilizan el tensor de tensiones efectivas. El modelo constitutivo propuesto muestra una buena concordancia con el patrón de falla externoobtenido a partir de ensayos experimentales con probetas agujereadas y también en la predicción de su resistencia. Se proporcionan pautas para caracterizar los parámetros de entrada del modelo propuesto. En esta línea, se desarrolla una nueva metodología para medir los coeficientes de Poisson transversal en materiales compuestos poliméricos reforzados con fibra. Se instrumentalizan ensayos normalizados de tracción y compresión transversales mediante un equipo de correlación digital de imágenes para medir el campo de deformaciones a través del espesor de la superficie de las probetas. Se utiliza un material compuesto de base termoplástica para describir la metodología propuesta. El coeficiente de Poisson transversal muestra un comportamiento diferente a tracción que a compresión, siendo su mayor valor a compresión que a tracción. Asumiendo que no existe deformación plástica en la dirección longitudinal, no hay deformaciones plásticas volumétricas según el coeficiente de Poisson transversal plástico a compresión. Sin embargo, se observa dilatación plástica cuando la deformación axial transversal a compresión aumenta. Se analiza la influencia de los coeficientes de forma de la envolvente de falla sobre la predicción de la resistencia en probetas a compresión con un agujero y un tornillo. El análisis se realiza utilizando diferentes geometrías, secuencias de apilado, precargas, etc. Los resultados indican que existe un gran efecto de la forma de la envolvente de falla sobre las predicciones de la resistencia y el desarrollo de los mecanismos de falla en las probetas analizadas. Entonces, el correcto ajuste de los criterios de falla puede ser tan importante como definir con precisión los parámetros de entrada del modelo. Estos resultados subrayan la importancia de establecer con precisión las evolventes de falla, en lugar de focalizarse a desarrollar modelos complejos. Las capacidades del modelo constitutivo para predecir la respuesta mecánica de laminados poliméricos reforzados con fibra de carbono bajo condiciones de carga complejas se demuestran realizando diferentes comparaciones numéricoexperimentales. Además de las buenas predicciones obtenidas en los ensayos “off-axis” y con las probetas agujereadas, existe una buena concordancia entre los resultados numéricos y los datos experimental en ensayos a flexión con una muesca en el extremo, en ensayos a flexión a cuatro puntos utilizando probetas en forma de “L” y en ensayos de uniones atornilladas sometidas a cortante. Estos ensayos han sido analizados porque son ensayos donde existen estados de tensiones no uniformes fuera del plano y son un gran reto debido a que existe la combinación de diferentes mecanismos de falla. El modelo constitutivo se ha extendido para tener en cuenta los efectos viscosos debido a condiciones dinámicas. Se ha propuesto un nuevo modelo viscoelástico viscoplástico con daño viscoso en tres dimensiones. La respuesta viscoelástica se ha moldeado utilizando el modelo de Maxwell generalizado y se ha utilizado un modelo de sobretensión para modelar las deformaciones viscoplásticas. La iniciación de los mecanismos de daño viscoso se basa en expresiones experimentales y su propagación tiene en cuenta la correcta disipación de la energía correspondiente. Se presenta la respuesta mecánica del modelo constitutivo propuesto bajo estados de carga longitudinales a cortante a distintas velocidades de deformación. Al aumentar la velocidad de deformación, aumenta la rigidez en los regímenes viscoelástico y viscoplásticos. Además, la iniciación del daño viscoso aumento al aumentar la velocidad de deformación. Se utilizan ensayos “off-axis” a compresión para demostrar las capacidades de predicción del modelo propuesto.