高模碳纤维拥有更高的模量和尺度稳定性,是未来重要的航天材料之一,虽然高模碳纤维具有众多优点,但相对来说由于其表面较为光滑,因此其构成的复合材料界面性能较差,界面层作为复合材料的重要组成部分,与复合材料的力学性能关联紧密。对于界面层的应力传递、失效模式和极限强度的研究是一个重要方向,故有必要建立界面层与复合材料相互关联的力学性能研究。界面层力学性能研究属于一个跨尺度领域的研究,因为界面层属于细观范围,而复合材料属于宏观领域。因此通过纤维单丝和树脂基体以及界面层构成的三相体系是实现该研究的重要手段。在三相复合体系中,建立该体系内界面层应力传递和失效破坏过程的分析方法,对上述的跨尺度分析过程具有重要的意义。碳纤维和界面层以及树脂基体三者建立体系为对象在本文中进行研究,通过基于微滴脱粘实验、细观力学理论和断裂力学理论、内聚力理论以及数值分析的方法,对该三相体系在受外载荷作用下,对界面层的应力传递和损伤破坏过程进行理论分析和数值模拟。为解决从界面层到复合材料宏观力学性能预报的跨尺度研究奠定基础。研究工作如下:首先在微滴脱粘实验过程中发生的界面脱粘的力学传递理论模型进行分析,根据损伤形式的不同,充分考虑了体系在外载荷作用下可能出现的两种损伤模式,即界面相脱粘和基体损伤破坏,详细分析不同损伤模式下,体系内界面剪应力的分布,其次对界面层的数值分析方法进行分析,界面层采用内聚力单元,结合实验过程确定参数,其中断裂能采用建立数学模型结合实验计算得到。最后基于拟合树脂微滴得形貌曲线建立数值分析方法,分析了影响剪切强度的影响因素,综上理论和实验分析为高模碳纤维复合材料界面力学性能研究提供参考。