碳纳米管（carbon nanotube,CNT）是复合材料增强体中最具潜力的纳米材料之一。然而,即使通过多种技术途径将碳纳米管引入到复合材料中,也无法达到预期的增强效果。其原因主要有以下两点:（1）CNT本征性能对纳米复合材料力学性能的影响机制复杂,很难保证CNT的优异性能通过单一机制充分发挥;（2）CNT比表面积高,长径比大,加入复合材料时极易出现团聚现象,影响增强效果。总而言之,碳纳米管复合材料的力学性能往往是多因素共同作用的结果,不仅与CNT的本征性能有关,也与其团聚状态紧密相关。此外,由于表征技术的不足,数值模拟方法也成为解理和分析CNT对复合材料力学性能影响的重要手段。因此,本文分别从实验和模拟的角度研究了CNT本征性能以及CNT团聚状态对纳米复合材料拉伸性能的影响规律。为探究CNT本征性能对纳米复合材料拉伸性能的影响,本文选取长径比不同的TNSM,TNM系列碳纳米管和表面改性不同的TNM系列碳纳米管制备CNT/环氧复合材料。研究发现,随着长径比的增加,碳纳米管复合材料的拉伸模量先增加后保持不变。拉伸强度则呈现出不同程度的提升,比如0.05wt.%的低添加量下,随着长径比的增加,拉伸强度的提升率较小,在2.00%以内;1wt.%的高添加量下,随着长径比的增加,拉伸强度提升量最高可达8.07%。羧基化改性碳纳米管和氨基化改性碳纳米管不能对环氧树脂起到更好的增强作用,甚至会出现复合材料性能降低的情况,比如0.05wt.%的TNMN3复合材料的拉伸强度比TNM3的拉伸强度低1.14 MPa。为探究团聚状态对纳米复合材料拉伸性能的影响,本文开展了碳纳米管分散工艺的研究。该工艺可对环氧树脂基体内的CNT团聚体进行有效的分散。通过分析发现,对于长径比小且未经改性的碳纳米管体系（TNSM5）,减小团聚体的尺寸对其复合材料的拉伸性能无显著提升;对于长径比大且经表面改性的碳纳米管体系（TNMC0）,减小团聚体的尺寸能够有效提高碳纳米管复合材料的拉伸性能。为进一步解理和分析单个因素对纳米复合材料的影响机制,辅助理解CNT本征性能和团聚状态对纳米复合材料力学性能的影响,本文建立了考虑团聚的CNT/环氧复合材料有限元模型。以该有限元模型为基础,研究了本征性能对CNT/环氧复合材料力学性能的影响规律。模拟结果表明,即使存在团聚,增加CNT的长径比也有利于纳米复合材料拉伸模量和拉伸强度的提升,这是因为长径比的增加提升了载荷的传递效率;界面强度对复合材料的拉伸模量无影响,对拉伸强度的影响甚微;即使存在团聚,增加CNT的含量也能有效提升碳纳米管复合材料的拉伸性能。以考虑团聚的CNT/环氧复合材料有限元模型为基础,研究了团聚尺寸、团聚程度对CNT/环氧复合材料的影响。结果表明,团聚程度和团聚尺寸对纳米复合材料拉伸性能的影响均不显著。针对CNT长径比和含量对复合材料力学性能的影响,模拟结果与实验结果有较好的一致性。这表明本文所建立的有限元模型能够有效地预测含团聚体的CNT复合材料的拉伸性能。