水泥基复合材料的微纳观结构对其宏观力学性能和耐久性均有着至关重要的影响。相关实验结果表明,石墨烯能改善水泥水化产物的结构,从而使混凝土的力学性能得到显著地提高。石墨烯与水化硅酸钙的纳观界面是水泥基复合材料重要的纳观结构,理解两者的相互作用机理以及对整体力学性能的影响是其应用的前提。论文研究了石墨烯增强水泥基复合材料界面处基体正应力、增强体正应力及界面切应力的分布情况。采用剪滞模型对界面处三种应力的分布情况进行了理论分析,结合内聚力理论考虑了界面的粘结、损伤和脱粘情况。选取了包含一层石墨烯增强体和两层水泥基体的代表性体积单元,建立了在基体两端施加单轴拉伸应力的二维力学模型,推导了复合材料界面处三种应力的解析表达式,得到了三种应力沿界面长度方向的分布规律,确定了影响三种应力分布的主要因素,讨论了界面长度、界面刚度对三种应力分布的影响规律。采用有限元数值模拟方法验证理论模型。建立了代表性体积单元的有限元模型,给出了完成模拟所需的各种参数的设置方法,进行了拉伸模拟。得到了复合材料中基体正应力和增强体正应力沿横截面方向的分布规律,得到了界面处三种应力沿界面长度方向的分布规律,与理论分析结果进行了对比讨论,验证了理论模型,给出了误差产生的原因。建立了包含三层石墨烯片的有限元模型,研究了代表性体积单元的上下边界荷载对理论分析结果的影响。通过有限元模型的拉伸模拟,得到了复合材料中基体正应力和增强体正应力沿横截面方向的分布规律,得到了界面处三种应力沿界面长度方向的分布规律,与理论分析结果进行了对比讨论,发现代表性体积单元的上下边界荷载对应力分布的影响并不大,进一步验证了理论模型。论文主要得出了以下结论:(1)采用结合内聚力理论的剪滞模型推导了界面分别处于粘结、损伤和脱粘状态时复合材料界面处基体正应力、增强体正应力及界面切应力的解析表达式。(2)理论分析结果与有限元数值模拟结果吻合的很好。这表明,理论分析所推导的界面处基体正应力、增强体正应力及界面切应力的解析表达式,能正确地反映出界面处三种应力沿界面长度方向的分布规律。(3)较大的界面长度或界面刚度,均有助于降低基体正应力,提高增强体正应力。因此,选择长度较大的石墨烯片增强体,或对石墨烯片增强体进行功能化处理提高界面刚度,均有助于减缓水泥基材料的开裂,提高复合材料的耐久性。(4)界面刚度沿界面按照由中部向两端逐渐增大的规律变化,有助于基体正应力和增强体正应力沿界面长度方向趋于均匀分布。由此可见,按照功能化程度由中部向端部逐步加重的方式,对石墨烯片进行功能化处理,这样得到的石墨烯功能化衍生物增强体,有助于获得性能均衡的高性能复合材料。论文的研究成果可以为复合材料中石墨烯增强体的尺寸选择提供思路,为获取石墨烯功能化衍生物增强体时石墨烯片上不同位置官能团的布置情况提供参考,为获取性能均衡的高性能石墨烯增强水泥基复合材料提供理论依据。