本文面向航空航天广泛应用的纤维复合材料的国家需求背景,从纤维复合材料的构成与性能、界面的微观结构与力学模型、界面优化路线图来递进给出界面微力学研究现状和所面临的任务：设计和优化复合材料界面的最终目的是获得优良的界面应力传递性能,这具有重要的科学研究意义。本文的主要工作是从微尺度实验角度表征纤维界面微力学行为和建立相应的微力学模型,该研究工作得到国家自然科学基金“聚合物基纤维复合材料界面应力传递及脱粘失效行为的微尺度实验力学研究(10972047)”的资助。微尺度实验力学表征是界面优化研究中最为困难和关键的阶段,微拉曼光谱技术是首选的界面微力学研究手段,其应力测量的微观基础是拉曼频移反映了原子间距的变化,也就是反映了应变的信息。论文先介绍了微拉曼光谱法的基本原理、仪器组成和测量环节,给出常用的树脂和纤维的拉曼光谱,解释了与应变相关拉曼蓝移现象,给出拉曼频移与应力的标定实验方案。接着总结了纤维界面微力学的各种测试方法及其力学模型,给出现阶段的纤维界面失效模型及其强度标准,包括弹性应力传递和部分脱粘应力传递。使用单纤维拉伸实验给出本文所使用的各种纤维的力学性能,使用微滴实验给出纤维／树脂的界面强度,为纤维／基体界面应力传递和裂纹交互作用提供基础力学数据。在此基础上,开展的工作和取得的结果如下：首先,执行了两类芳纶纤维的拉出测试,来研究界面上的应力传递行为。从试样制备、纤维界面光学观察、拉曼测试方案设计、测试过程和分析方法等方面进行详述。用精细的拉曼实验数据来解释界面应力的传递过程,符合剪滞模型预测。从纤维应力分布反映出界面上的脱粘现象,给出脱粘界面上摩擦剪应力的台阶分布。其次,发展了纤维／微滴拉仲测试新方法来研究界面上的应力传递行为,特别探讨了纤维涂层对应力传递的影响。在介绍了纤维表面改性的基础上,从碳纤维试样制备、PVC涂层和未涂层芳纶纤维制备、纤维界面光学观察、单纤维变形测量、拉曼测试方案设计、测试过程、残余应力、纤维应力和界面剪应力等方面进行详述。用精细的实验数据来解释界面应力的传递过程,分析了这种柔性渐变涂层对应力传递机制的影响。最后,发展了新的试样制备方法来多次加载和反复研究纤维／裂纹的交互作用。从试样制备、测试方法、完整粘接纤维、搭桥纤维、断裂纤维、残余应力、应力传递、脱粘界面滑移、摩擦剪应力等方面进行详述。通过观察同一试样上的纤维搭桥及纤维断裂现象,建立了相应的应力传递模型和搭接纤维满足的强度标准。分析了纤维搭桥和纤维断裂过程中的界面摩擦滑移转化和重新承载机制,为解释界面脱粘和摩擦滑移机制提供了微力学模型。