由于碳纳米管具有特殊的构造和良好的性能,碳纳米管已成为新型的复合材料增强相。以碳纳米管为增强相的复合材料,已经在金属基、高分子基复合材料中取得了诸多的成效。陶瓷材料具有耐高温、耐磨损和重量轻等优异的性能,在航空航天、国防军工及工业生产等领域应用非常广泛,但陶瓷材料的脆性问题一直制约着其进一步发展和应用。利用碳纳米管的特殊结构和优异性能合成陶瓷基复合材料能有效提高陶瓷材料的断裂韧性,但目前这方面的研究还存在分散性、界面性和团聚性等问题。本文在现有研究基础上,以连续介质力学为基础、以有限元分析为基本手段,结合均质化理论、剪切滞后理论和内聚力理论,分析直线型、弯曲型和缠绕型单壁碳纳米管增强陶瓷基复合材料的力学性能,确定碳纳米管的几何特性对复合材料强韧化机制的影响。首先,本文介绍了四种预测碳纳米管复合材料有效弹性性质的经典理论及其解析方法。针对碳纳米管增强复合材料,比较了混合法则(VR理论上下界限)、Mori-Tanaka方法、广义自洽方法和有限元法的预测结果,证明了有限元法(有限元软件ANSYS)计算结果的可靠性。其次,以直线型和弯曲型的实心纳米纤维和空心碳纳米管增强陶瓷基复合材料为研究对象,利用有限元软件ANSYS和双尺度渐近均质化理论,分析碳纳米管的直径、长度、弯曲特性、各向异性等特征参数的变化对碳纳米管增强复合材料有效力学性能的影响。随后,在弹性力学基础上,利用修正的剪滞理论推导了空心单壁碳纳米管增强复合材料中碳纳米管及陶瓷基体沿碳纳米管方向的轴向应力分布表达式,同时通过ANSYS软件建立空心碳纳米管增强复合材料的三维特征体积单元模型,分析轴向加载情况下,碳纳米管的长径比、体积分数、各向异性以及碳纳米管的界面脱粘等因素对基体和碳纳米管轴向应力分布的影响,并与理论方法进行对比,验证两种方法的一致性。为了进一步研究碳纳米管的几何形状对复合材料力学性能的影响,结合具有精确的周期性边界条件的均质化法和有限元软件ANSYS,计算缠绕型和弯曲型碳纳米管增强复合材料的有效刚度,通过模拟缠绕型和弯曲型碳纳米管增强复合材料分析碳纳米管的直径、长度、和各向异性等因素对碳纳米管增强复合材料力学性能和局部应力的影响。最后,运用损伤力学和内聚力模型理论,利用ANSYS中的内聚力模型分析单向空心碳纳米管增强陶瓷基复合材料在横向载荷作用下的界面损伤演化规律,主要研究最大法向接触拉伸应力、裂纹最大张开位移和空心碳纳米管壁厚对界面损伤演化的影响,以及比较空心碳纳米管和实心碳纳米管两种情况下损伤演化的不同之处。