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天然纤维复合材料具有密度低、价格低廉、环境友好及可持续发展等优点,已被广泛应用于汽车工业和航天工业,如汽车座椅、车门内饰板及飞机的电柜箱。天然纤维复合材料由于其机械性能较差,目前主要应用制备汽车零部件中的非承力构件,随着工业的发展,开发机械强度高和耐磨性能好的天然纤维复合材料,拓展其在机械结构件和磨损件的应用已成为研究热点。本文以亚麻纤维增强聚甲醛复合材料为研究对象,通过理论分析、数值模拟和实验研究,对其力学性能和摩擦磨损特性进行研究和预测,具体的研究内容包括以下几个方面:（1）建立了包含粘性界面的剪滞解析模型,揭示了纤维/基体界面剪切刚度与复合材料拉伸模量、纤维轴向应力和纤维/基体界面剪切应力的定量关系。界面初始刚度K0的增加导致单向短切纤维复合材料的拉伸模量、纤维轴向应力和界面剪切应力同时增加,当界面初始刚度增加到一定值时,界面初始刚度继续增加对复合材料的拉伸模量、纤维轴向应力和界面剪切应力影响减弱。通过与有限元模拟和其它理论模型计算结果以及实验结果对比,所提出的模型具有很高的准确性。（2）通过包含粘性界面的单向短切纤维增强复合材料有限元模型和层合板理论相结合,实现了具有不同界面性能的随机分布亚麻短切纤维复合材料的弹性常数预测,预测结果与碱处理前后亚麻短切纤维层合板单向拉伸实验结果相吻合,说明了预测方法的准确性。界面剪切刚度的降低会同时导致复合材料的纵向拉伸模量E1、横向拉伸模量E2和纵向剪切模量G12显著降低;而纤维取向分布形状因子λ的变化,将导致纤维平均取向角θ的变化,从而对E1、E2和G12产生不同的影响。进一步将界面剪切刚度引入到复合材料刚度预测的混杂公式,提出修正的混杂公式,并与基于层合板理论计算结果进行比较,验证了修正的混杂公式可靠性。（3）建立了亚麻纤维织物复合材料多尺度本构模型和细观尺度代表体元（RVE）有限元模型,通过这两种模型分别研究了纱线捻回角对复合材料宏观弹性常数和细观应力分布的影响。捻回角较大时（θ=60°）,相对于无捻纱线,最终织物复合材料Exx和Eyy减小到60%,而Ezz和Gxy分别增加至140%和210%。RVE在经纱方向拉伸载荷作用下,随着捻回角的增加,纬纱承担载荷逐渐增加,而经纱承担的载荷逐渐降低,使得纱线的整体应力水平降低,导致复合材料拉伸模量降低;在平面纯剪切应力载荷下,随着捻回角的增加,经纱、纬纱和基体应力同时增加,因此RVE整体应力增加,导致复合材料平面剪切模量的提高。多尺度本构模型和有限元模型对于复合材料主方向拉伸模量Exx的预测结果与拉伸实验结果吻合度较高。（4）通过模压工艺分别制备了亚麻短纤维（SFF）和亚麻纤维织物（WFF）增强聚甲醛（POM）复合材料,对比分析了两种纤维增强形式对复合材料力学性能和磨粒磨损性能的影响规律。WFF的加入对POM的强度和刚度提高明显,WFF/POM复合材料拉伸模量和强度增幅分别可达242.3%和103%,弯曲模量和强度增幅分别可达157%和46%;SFF的加入对POM的冲击韧性的提高更明显,SFF/POM复合材料冲击强度增幅可达54.4%;而WFF和SFF加入都降低了POM的硬度。WFF和SFF的加入都会提高POM的摩擦系数,两种复合材料的摩擦系数都随着载荷和滑动速度的增加而降低;两种复合材料的耐磨性与其机械性能总体上呈现出较好的正线性相关性,即机械性能越好,磨损率越低。高载高速时,SFF和WFF的加入都能显著提升POM的耐磨性,且对POM磨损率的减小率分别可达:66.7%和73%,高载高速下耐磨性显著改善的最主原因为SFF和WFF对因温度升高而软化和熔融的POM基体起到骨架保护作用使其不易被磨粒犁削。（5）根据干摩擦磨损实验结果,建立了纯POM、SFF/POM复合材料和WFF/POM复合材料与载荷和滑动速度相关的摩擦系数模型。POM及其复合材料的摩擦系数随着载荷的增加而减小,随着滑动速度增加先增加后减小,亚麻纤维的加入降低了POM摩擦系数对载荷和滑动速度波动的敏感性。利用开发的用户子程序（VFRIC）,建立了销盘摩擦实验有限元仿真模型,摩擦力有限元模拟值和实验值吻合度较高。本课题研究揭示了纤维含量、纤维/基体界面性能、纤维增强形式对亚麻纤维增强聚甲醛复合材料力学性能和摩擦磨损特性的影响规律。研究结果对于制备和开发力学性能和摩擦磨损性能优良的亚麻纤维复合材料提供理论指导。