碳纳米管超强的力学性能可以极大改善复合材料的韧性和强度。如今，碳纳米管增强金属基复合材料的研究已经成为一个重要的领域，成为最近几年迅速发展起来的新兴材料。因此，研究碳纳米管增强钢基复合材料的力学性能具有非常重要的现实意义。本文基于碳纳米管增强钢基复合材料的有限元模型，开展了若干关键力学问题研究，主要包括以下内容：（1）建立二维碳纳米管增强钢基复合材料分析模型。考察弹性模量、长径比对复合材料各部分应力分布的影响。研究发现，增强体与基体连接的端部位置易发生破坏，增强体的弹性模量和长径比有最佳范围，在这个范围内以该材料为基体的复合材料力学性能最佳。（2）建立含有界面层的二维碳纳米管（碳纤维）增强钢基复合材料分析模型。考察不同体积分数对复合材料各部分应力分布的影响；分析碳纳米管体积分数对复合材料弹性模量的影响。研究发现，增强体体积分数越小，各组元承受的应力越大，并且在界面处界面应力集中越严重，界面越危险；相同体积分数下，碳纳米管端部更容易发生破坏；碳纳米管增强钢基复合材料弹性模量随碳纳米管体积分数呈近似线性增大。（3）建立含有界面层的碳纳米管增强钢基复合材料分析模型。考察界面弹性模量、界面厚度对复合材料各部分应力分布的影响，及对复合材料弹性模量的影响。研究发现，界面拉伸破坏最可能出现在碳纳米管中部，界面剪切破坏最可能出现在碳纳米管端部；界面强度和厚度宜适中；界面弹性模量和厚度对复合材料弹性模量影响很小。