近年来,随着能源短缺和环保意识的增强,绿色或可再生材料正试图取代传统的石油基聚合物和复合材料。其中,植物纤维增强复合材料特别是黄麻纤维增强聚乳酸(Ploy(lactic acid)(PLA))复合材料具有良好的力学性能、较低的价格和良好的生物降解性,成为一种可持续材料的优先选择。目前,植物纤维/PLA复合材料最具应用前景的领域是汽车内饰件等结构件,通常使用时间长达几年甚至十几年。然而,与传统纤维相比,植物纤维本身具备极强的亲水性,并且对外界温度和湿度等环境因素十分敏感,这就导致植物纤维/PLA复合材料在湿热环境下的吸水机理变得极为复杂。同时,吸水导致的损伤机理也难以探究,这些都会对其耐久性产生极大的影响。本文中以熔融挤出注塑成型技术制备的黄麻/PLA复合材料为研究对象,研究其在湿热环境下的吸水行为机理,重点针对吸水前期未发生不可逆化学或物理变化的阶段。具体研究内容包括:1)基于X射线断层扫描技术对黄麻/PLA复合材料的微观结构进行表征测试,已由课题组前期工作完成。通过Avizo 9.0软件的三维可视化分析,对X射线断层扫描数据进行定量分析。结果表明,黄麻纤维在PLA基体内部的分布具有一定的趋向性。同时,结合三维重构技术,实现黄麻纤维和PLA基体的分离,进而建立了符合材料真实微观结构的三维有限元模型。2)对黄麻/PLA复合材料试样在不同温度下进行吸水行为实验,获得复合材料的吸水率曲线,结合Fickian定律描述其水分扩散规律。同时,计算PLA和黄麻/PLA复合材料的吸水动力学系数(水分扩散系数D和饱和含水量M_m)以及吸水膨胀系数(?),并通过Arrhenius定律实现对任意温度下材料D及?的预测。3)利用有限元软件ABAQUS对黄麻/PLA复合材料的水分扩散行为和吸水膨胀行为进行模拟,结合实验数据,修正了黄麻纤维的D_f以及?_f。同时,基于水分扩散行为模拟,更直观的描述了黄麻/PLA复合材料的水分扩散规律,在基体内部呈现非均匀的扩散性;结合吸水膨胀行为模拟对纤维和基体之间由膨胀失配产生的应力演变过程进行定量检测,结果表明,纤维分布越聚集的区域,其应力集中现象越显著。4)最后,对不同温度下吸水前期的黄麻/PLA复合材料试样进行拉伸和弯曲性能测试,得到其拉伸和弯曲强度随老化时间的变化曲线。结果表明,黄麻/PLA复合材料的力学性能受水分的吸收速率影响,快速下降后趋于平缓。这期间的复合材料力学性能的下降是可逆的,在去除水分后材料强度得到恢复。吸水前期的力学性能损伤仅由水分引起的增塑作用导致,通过热力学定律时温等效原理可以实现对黄麻/PLA复合材料受水分影响下的力学性能长期预测。同时,结合有限元仿真模拟,可以统计PLA基体内部超过拉伸强度(59MPa)和弯曲强度(106MPa)的区域,数据显示,最大的区域超过了55%(50℃,>59MPa),最小的区域在25%左右(23和37℃,>106MPa)。以上区域极易产生损伤,利用时温等效原理,可以对PLA基体内部潜在损伤区域的演变进行预测。最后,结合以上研究内容,针对黄麻/PLA复合材料的吸水损伤机理进行了阐述。