题目：碳纳米管/碳纤维多尺度增强复合材料界面力学行为研究

碳纳米管/碳纤维多尺度增强复合材料是一种在纳米尺度和微米尺度都存在增强相的新型复合材料。在保留传统碳纤维增强复合材料固有优点的基础上，碳纳米管的引入显著地提高了该复合材料的界面力学性能。为研究其中的增强机理，本文从纳米尺度上的单根碳纳米管的力学响应出发，逐步向上均匀化，给出了该复合材料界面微观结构和力学性能之间的定量关系，建立了一套描述碳纳米管对界面增强效果的理论方法。论文主要包括以下工作：

在单根碳纳米管尺度上，首先研究并确定了碳纳米管增强复合材料的载荷传递特性。考虑到在碳纳米管增强复合材料中普遍存在的界面结晶现象，本文在传统剪滞模型的基础上，针对碳纳米管界面不连续结晶现象，采用在不同材料域内分段求解的方法，提出了一种改进的剪滞模型。该模型可以描述基体、界面不连续现象对复合材料载荷传递特性的影响，扩展了剪滞模型的应用范围。在此基础上，本文详细地分析了复合材料各组分材料参数及几何构型对其载荷传递特性的影响。

在明确了碳纳米管载荷传递特性的基础上，本文对单根碳纳米管的轴向拔出过程进行了细致的分析和研究。考虑到在碳纳米管/基体界面上常见的孔隙等缺陷，本文研究了脱粘界面缺陷对碳纳米管拔出力学行为的影响，并以此为背景提出了一种考虑界面缺陷的拔出力学模型。经过与实验结果以及有限元结果的对比，验证了该理论模型描述碳纳米管拔出过程的有效性，为最终碳纤维/基体界面力学性能的确定奠定了基础。

为研究碳纤维/基体界面在II型加载模式下的力学响应，本文将碳纳米管的轴向拔出模型推广到任意加载角，并以此为基础建立了II型加载模式下单根碳纳米管的拔出力学模型。进一步，将不同碳纳米管的拔出过程在碳纤维/基体界面上做概率平均，最终确定了碳纳米管对界面剪切强度的增强效果。最后，本文将确定的界面模型引入到有限元模型中，模拟了碳纤维拔出实验，并与实验结果进行了对比。