在水泥基材料中加入适当比例的纤维时可以有效地增强其韧性,通过合适的材料配合比可以使其极限抗拉应变达到3%以上。掺加纤维的水泥基复合材料在发生破坏时会产生细密的裂缝,因此将微胶囊与纤维同时掺加在水泥基材料中会产生更好的修复效果。由于实际试验对人工成本消耗较多,本文制作了具有修复效果的微胶囊,从有限元模拟仿真的角度分析微胶囊的掺入对高韧性水泥基复合材料的修复效果,同时探究其对力学性能的影响。微胶囊选择有机型微胶囊,囊壁材料选用脲醛树脂,囊芯材料选用环氧树脂,制得的微胶囊呈球形。控制微胶囊成型过程中搅拌器的转速分别在200rpm、400rpm、600rpm下,制得的微胶囊平均粒径在244μm、205μm、176μm,分别测出三种不同粒径微胶囊的粒径分布、囊芯含量以及包裹率,从而得到使试验效果最佳的微胶囊粒径。微胶囊与纤维采用蒙特卡洛算法在基体中进行随机投放,实现了三维实体微胶囊与纤维在三维空间基体中的随机分布,为有限元模型构建提供了便捷条件。有限元模拟使用ABAQUS软件,基体采用ABAQUS中自带三大类模型中的塑性损伤型,微胶囊采用Crushable Foam模型,纤维使用一种自组合模型,将纤维与基体联合起来共同构建本构模型关系,对不同材料之间的界面关系参数进行定义,并证实了模型的可使用性。采用有机材料制得的微胶囊包裹效果良好且形态稳定,可以用于探究具有自修复功能的水泥基复合材料的修复性能。通过试验结果与ABAQUS模拟研究结果对比发现,微胶囊掺量的增加,导致水泥基复合材料抗压强度缓慢降低,但降低幅度逐渐减小。但在试验中,微胶囊的含量较低时对基体抗压强度反而略有提升效果。利用ABAQUS软件建立的四点弯曲试验模型探究微胶囊掺量对基体力学性能的修复效果。模拟的成果体现为微胶囊掺量的提高,基体的修复效果增强,但修复效率逐渐降低,且微胶囊的掺量不会影响基体裂缝的开裂形式。上述研究结果证明了基体中的有机微胶囊对修补裂缝具有一定的效果,在微胶囊掺量为3%时,微胶囊对力学性能影响较小且修复效果较佳。