1、碳纖維樹脂基復合材料以其優(yōu)異的力學性能被廣泛應用于各工業(yè)領域，研究碳纖維復合材料的破壞機理有重要的理論和實際意義。本文從宏觀和微觀兩方面實驗研究了短碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的力學行為。首先制備了復合材料樣品，研究了短碳纖維的含量對復合材料力學性能的影響，并分別通過纖維表面氧化處理和加入碳納米管協(xié)同增強等方式進一步改善了復合材料的力學性能。然后，為了將同步輻射CT技術(SR-CT)應用于復合材料內部微結構動態(tài)破壞過程的實驗觀察，本文成功

2、構建了一套適用于同步輻射實驗室線站的SR-CT材料微力加載實驗系統(tǒng)。基于該實驗系統(tǒng)，開展了短碳纖維復合材料樣品靜態(tài)和動態(tài)的SR-CT觀察實驗。由實驗結果并結合短纖維復合材料應力傳遞理論，分析了微結構對復合材料力學性能的影響和作用。本文的主要研究內容和創(chuàng)新之處是:
　　一、制備了短碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料的樣品，研究了短碳纖維的含量對復合材料拉伸力學性能的影響，并通過碳纖維表面處理和加入碳納米管等方法進一步改善了復合材料的力學性能

3、。目前關于碳納米管和碳纖維協(xié)同增強樹脂基復合材料的報道是比較少見的。
　　1)分別通過三輥法和超聲分散法制備了短纖維和碳納米管單獨和協(xié)同增強復合材料的樣品，研究了不同制備工藝對復合材料力學性能的影響。;
　　2)實驗測定了不同組分復合材料的宏觀力學性能。研究了短纖維含量對復合材料力學性能的影響，并利用細觀力學理論模型對實驗結果進行了分析。通過碳纖維的表面氧化處理和加入碳納米管的方法進一步改善了復合材料的力學性能。
　　

4、二、從實驗硬件和軟件兩方面構建了一套復合材料動態(tài)破壞過程SR-CT實驗觀察系統(tǒng)。目前尚未見到與該實驗系統(tǒng)有關的報道。
　　1)在實驗硬件上，本文研究了同步輻射CT技術應用于觀察復合材料動態(tài)破壞過程的技術難點。通過對技術難點的分析，提出了相應的解決方案。設計了微力加載實驗裝置的驅動、夾持、力測量和支撐系統(tǒng)。并對該實驗裝置進行了精度標定和測試。
　　2)在實驗軟件上，本文運用圖像處理的方法實現(xiàn)了對纖維結構參數的提取。根據樣品纖維

5、結構的特點，可以將纖維信息的提取問題轉化為求三維纖維結構最小外接圓柱的問題。將三維纖維投影至二維圖像時，還可將求三維實體最小外接圓柱的問題轉化為求二維圖形最小外接圓的問題?；谝陨戏治?，利用編程方法實現(xiàn)了對纖維結構參數的提取。
　　三、利用同軸相襯成像技術，首次得到了短碳纖維復合材料動態(tài)破壞過程的亞微米分辨率三維圖像。這對進一步理論研究復合材料中的應力傳遞機制提供了實驗支持。
　　1)研究了在x射線弱吸收物質中應用較廣泛的相

6、襯成像技術，通過對實驗條件的分析，得到了相襯成像實驗中樣品與CCD之間的最佳成像距離。進行了復合材料微小樣品靜態(tài)SR-CT觀察實驗，為觀察復合材料動態(tài)破壞過程的SR-CT觀察實驗奠定了技術基礎。
　　2)進行了復合材料動態(tài)破壞過程的SR-CT觀察實驗，首次得到了亞微米分辨率下的短纖維樹脂基復合材料動態(tài)破壞過程的三維形貌圖像。實驗結果表明，纖維的無效長度越短，則復合材料破壞時斷裂纖維所占的比重越高，復合材料的拉伸強度越高，這與理論分