近年来,碳纳米管由于其奇异的力学性能而被看做是复合材料理想增强体,倍受国内外学者的广泛关注。在碳纳米管增强复合材料中,界面承当了碳纳米管和基体间的应力传递,对复合材料整体力学性能起决定性作用,越来越成为复合材料研究领域的重点。本文基于内聚力有限元法、复合材料均匀化理论,以碳纳米管增强Nb/Nb₅Si₃复合材料作为研究对象,从纵向上对其在完全粘接与脱粘状态下的界面应力传递和碳纳米管增强体及Nb/Nb₅Si₃基体应力分布进行了理论建模与结果计算统计分析,在此基础上利用ABAQUS有限元软件模拟论证了单壁碳纳米管Nb/Nb₅Si₃复合材料纵向界面应力传递情况和拔出应力机制。同时还研究了界面性能对碳纳米管增强Nb/Nb₅Si₃复合材料横向力学性能的影响,研究结果表明:1、无论是在完全粘接还是在脱粘状态下,碳纳米管的长径比α和杨氏模量比β对碳纳米管增强Nb/Nb₅Si₃复合材料的界面切应力都有显著影响。当长径比α减小时,在上述两种状态下界面切应力在碳纳米管内的分布就越均匀,应力传递效率越高;当杨氏模量比β减小时,在完全粘接状态下,界面切应力在加载端变小,在拔出端变大,而在脱粘状态下,界面最大切应力仍只在加载端,不会转移到拔出端。体积分数φ对碳纳米管增强Nb/Nb₅Si₃复合材料界面切应力的影响在完全粘结状态下与β相反,在脱粘状态下影响微乎其微。2、在完全粘接状态下,分子间作用力和热残余应力对界面切应力都有影响。考虑分子间作用力影响所求得的最大界面切应力会比不考虑时略小。当温度下降时,由热失配引起的热残余剪切应力使加载端最大切应力增大,拔出端由于叠加作用变小,甚至产生负的最大切应力,当其超过界面极限强度就会导致脱粘。3、在脱粘状态下,摩擦系数μ及温度改变量ΔT对碳纳米管的纵向应力以及碳纳米管增强Nb/Nb₅Si₃复合材料界面切应力都有着显著的影响。随着温度改变量与界面摩擦系数的增大,碳纳米管的纵向应力减小,界面切应力反而增大,界面应力传递效率得到有效增强。4、拔出碳纳米管所需的最大载荷随着长径比或者界面强度的增加而增大,并且脱粘所需的时间也更长。当拔出载荷达到界面极限强度后会骤然急速下降,界面的脱粘过程极其短暂。