利用天然竹原纤维高强度、低伸长、可再生性而开发出的纤维增强复合材料,具有比强度、比模量较高以及可降解等优点,显示出了能与工程塑料相媲美的力学性能。但是由于脆性材料的强度具有较大分散性,同时植物纤维性能受生长环境影响明显,纤维的力学行为将直接影响到复合材料的损伤演化和破坏过程。因此,开展对竹原纤维拉伸破坏行为的研究,将有助于提升对这类增强复合材料变形与破坏机理的认识水平。本文首先对对竹原纤维的多尺度结构进行了探索性研究,分别利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对竹原纤维的表面形态以及横、纵截面、断裂面的微观结构进行了分析。研究发现：源于闪爆制备的工艺过程,竹原纤维表面覆盖了大量的木质素；对横、纵截面的观察发现由于自然生长的特点,竹原纤维实际由许多大小不一的单纤维通过木质素、脂质等成分沿轴向相互粘接构成,并且在径向这些单纤维呈五边形或六边形排列成蜂窝状结构；此外,TEM观察表明单纤维拥有至少4层以上更为复杂的多层次结构,并由大量螺旋缠绕的纤维素微纤增强木质素-半纤维素基体构成。因此,单纤维的这种分布排列方式将对纤维拉伸强度的分散性产生重要影响。其次,为了研究组织结构和尺寸大小对纤维强度的影响,本文对竹原纤维进行了大量的拉伸试验。在第三章内主要介绍了实验步骤和实验内容,对拉伸测试过程的测量参数和直径测量方法进行了详细说明,所有竹原纤维均为准静态拉伸测试。应力应变曲线表明竹原纤维断裂无明显屈服,属脆性断裂机制,但其杨氏模量和断裂伸长率随测试尺寸不同而有显著的差异：在第四章中主要讨论了竹原纤维沿轴向的尺寸效应,针对直径为200±20μmm,长度分别为20、30、40、50、60mm的五组竹原纤维进行了拉伸测试,每组为50个样本,得到纤维强度的统计特征。基于Weak-link理论,建立修正的Weibull分布函数模型,即指数模型。分别采用基于长度L的传统线性模型和指数模型对纤维沿长度方向的尺寸效应进行了预测。结果表明,与实验数据相比,指数模型的预测水平优于线性模型。最后,重点讨论了竹原纤维强度的直径依赖性,主要内容包括：(1)将夹持长度固定在20 mm,为扩大直径差异,分别测量了直径为196.6、317.3、398.4、508.8、584.3 μm五组竹原纤维的强度,其中每组试验为50个样本。基于单因素方差分析方法(One-way ANOVA),研究结果发现直径对竹原纤维强度有显著性影响；(2)为了表征竹原纤维沿径向的尺寸效应,相似地分别采用基于体积V的传统线性模型和指数模型分别对纤维强度的直径效应进行了预测,结果表明指数模型沿径向的预测水平仍优于线性模型；(3)为了探索微观组织结构与宏观性能之间的定量关系,本文首先通过树脂镶嵌和扫描电镜统计出纤维截面单纤维数量,然后假设纤维体积与单纤维数量有指数函数关系,首次得到了基于微观组织(即单纤维数量)的指数Weibull模型,并将其用于对宏观纤维强度的预测模型中,得到更为精确的预测结果；(4)介绍了预测参数计算的一种重要方法—最大似然估计,分别对线性模型和指数模型中预测参数计算进行了详细说明,并给出了非线性方程组的MATLAB计算代码。本文旨在研究竹原纤维结构和纤维强度的尺寸效应,所提出的模型和预测方法能够较好地表征纤维强度的不同尺寸下的统计特性,为进一步发展基于破坏机理分析的复合材料强度预测理论奠定理论基础。