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碳纤维在制备过程中,表面生成大量沿纤维轴向分布的微观沟槽,形成轴向粗糙度。而增加纤维表面粗糙度亦是表面改性处理的一种手段,达到改善复合材料界面粘结性能的目的。本文对碳纤维这一独特的表面微观形貌进行解析表征,在此基础上建立考虑界面粗糙度影响的剪滞模型分析碳纤维从热固性环氧树脂基体中拔出的力学行为,给出不同粗糙度下的外力—位移曲线,详细考察轴向粗糙度增加对纤维/基体界面结合的增强效应;同时通过桥联模型分析碳纤维表面粗糙度对环氧树脂基复合材料整体断裂韧性的影响。理论预测结果与实验结果吻合。本文结果对碳纤维增强环氧树脂基复合材料的界面优化设计具有一定指导意义。