本发明提供一种聚合物复合材料应力松弛模型构建方法，其包括以下步骤：获取聚合物复合材料试样不同温度下的应力应变数据，不同温度、应力下的蠕变数据以及不同温度下的应力松弛数据；基于材料应力松弛过程为弹塑性变形向蠕变变形转换的假设，分别采用瞬时弹性模量模型与蠕变模型描述材料的弹塑性变形与蠕变变形；采用响应曲面法依次建立瞬时弹性模量参数与温度的关系和蠕变参数与温度、应力的关系，即可得到考虑温度的聚合物复合材料应力松弛模型；本模型在建立不同聚合物材料的瞬时弹性模量模型的基础上，便可适用于多种聚合物复合材料，并描述其应力松弛行为，可用于材料寿命预测。