随着石墨烯填充型导电复合材料在可穿戴电子设备以及机器人领域的不断发展,具有高性能并且低成本的石墨烯填充型导电复合材料逐渐成为材料科学领域的研究重点。由于实验过程中无法对复合材料中的微观导电网络进行精准控制,复合材料体系的精确设计难以实现,但是计算机模拟技术的出现使问题变得简化,通过仿真复合材料内部的微观网络提供详细的微观信息。本文研究石墨烯填充型高分子材料的导电机理,根据渗流理论构建了蒙特卡罗计算模型,并根据石墨烯填料在复合材料中的分布选取了随机数产生方法,构建基于k-d树的最近邻粒子搜索算法以及基于图形理论的导电路径搜索算法。构建了用于对比的圆片模型,根据复合材料中石墨烯的微观结构图构建了方片以及弯曲方片三种石墨烯软壳硬核仿真模型,软壳代表隧道效应导致的导电粒子在不直接接触的情况下导电,并填充到三维代表体积单元中得到石墨烯填充型导电复合材料渗流阈值预测模型。本文基于石墨烯填充型导电复合材料渗流阈值预测的蒙特卡罗模型,分析了石墨烯三种模型的特征参数与复合材料渗流曲线与渗流阈值之间的关联机制,并根据导电网络中连接节点的分析对比了三种模型之间的差异,对比表明使用圆片模拟石墨烯复合材料的渗流阈值比方片以及弯曲方片大。另外,通过模型验证以及实验验证手段证明使用圆片仿真石墨烯缺乏定量精度,并证明了所构建的方片模型以及弯曲方片模型的正确性。结果表明,本文设计的石墨烯复合材料渗流阈值的预测模型可以精确高效的指导石墨烯复合材料体系的优化设计,为实现高导电性与低成本共存的填充型复合材料提供理论依据,在材料科学领域具有很好的应用前景。