竹材是一种可再生、可降解的天然复合材料,其化学成分主要是纤维素、木质素和半木质素,它具有生长快、产量高、高性能等特点。研究表明,竹材是一种效率高、能耗小的建筑工程材料。由于当前对竹材力学性能的研究较少,不能很好的控制竹质工程材料的力学性能,因此国内外竹材工业还长期停留在原竹利用和编织工艺品、生活用品、制作简易家具等初级利用阶段。作为竹质工程材料应用于土木工程结构的基础研究,本文以毛竹为研究对象,将其视为由增强体(维管束)和基体组成的两相复合材料,采用宏观与细观力学相结合的方法,研究了毛竹的细观结构与宏观力学性能之间的定量关系,主要研究内容和结论如下:1.通过显微手段和图像处理技术,研究了毛竹维管束的空间分布规律。结果表明,在毛竹材横截面内,维管束密度沿竹黄至竹青逐渐增大,竹青部位维管束很密集,基体所占比例不大;维管束体积比随着竹高增加而增大,两者基本呈线性关系。2.通过对500多个毛竹试件的宏、细观试验研究,应用复合材料细观力学的混合定律,建立了竹材维管束体积比与其力学性能之间的定量关系,分别得到了维管束与基体的抗拉弹性模量、抗拉强度、抗压弹性模量和抗压强度,以及竹材的泊松比等力学参数。3.应用有限单元法对试验试件进行了数值模拟,结果表明,本文所建立的力学模型分析结果与数值模拟结果吻合良好,表明本文采用的细观力学模型是正确的。