软体机器人作为机器人研究领域的前沿科技一直是研究者们的研究重点。碳纤维硅橡胶复合材料因其大变形、弯曲刚度小等优点成为了软体机器人的一种新型智能材料,具有重要的应用前景。本文在研究碳纤维硅橡胶复合材料的基础上,针对碳纤维硅橡胶复合的界面粘结强度问题进行了试验研究与仿真分析,并进一步设计纤维曲线构型使复合材料呈现变刚度特性。首先,本文根据纤维增强橡胶材料的界面失效机理,利用预处理、液相氧化法和化学涂层法等组合方式对碳纤维表面进行处理,并通过扫描电镜和力学试验对处理前后的界面粘结特性进行表征与测试。结果表明:预处理方式有效的清洁了碳纤维表面的杂质,液相氧化处理明显的刻蚀了碳纤维的表面,增加了纤维与基体材料的接触面积,刻蚀深度随时间的延长而增加,且处理6h后的界面粘结力增加了40%左右。在此基础上,使用涂层法即使用硅氧烷偶联剂(KH550)进行处理,研究了时间、温度与浓度因素对界面粘结力的影响。结果显示:以上因素均能够改变界面的粘结力,温度因素的改变效果更为明显。其次,使用有限元分析软件ABAQUS对界面的力学性能进行模拟分析。为了确切的描述界面在纤维基体分离过程中的力学特性,引入了Cohesive内聚力模型,并选取了其中的双线性拉伸分离准则作为界面单元的本构关系模型,模拟计算的结果直观的描述了碳纤维在拔出基体材料过程中界面破坏的过程。同时,界面单元的应力数据图和沿界面路径上的损伤指数(SDEG),也有效的验证了复合材料界面在受力过程中的由加载端向自由端断裂的失效特性及规律。最后,研究了纤维在复合材料中的铺放构型对复合材料的变刚度机理的力学影响。利用有限元分析软件中的离散化建模思想,通过MATLAB计算<0°|45°>、<0°|60°>两种角度铺放下的整体曲线轨迹与网格角度变化,建立离散网格化模型并进行模拟。结果表明:纤维的曲线形状构型有效的减少了复合材料的应力集中现象,提高了材料的承载力,且纤维曲率越高,对降低应力集中的效果越明显。验证了纤维曲线铺放的合理性与可行性,为软体机器人的材料应用提供了一定的理论依据。