建筑行业正转向先进的复合材料，以减轻重量、提高可持续性和增强耐久性。纺织增强混凝土（TRC）作为一种有前景的替代方案，具有抗腐蚀性、优异的抗拉强度以及轻量化设计等优点[1]。TRC的性能在很大程度上取决于纺织增强材料与水泥基体之间的粘结强度，这一因素对复合材料的力学性能起着关键作用[2]、[3]。粘结强度的力学响应受到多种因素的影响，包括材料特性（如纤维类型、水泥基体组成和浸渍材料[4]、[5]、[6]、[7]、[8]）以及几何因素（如纤维结构[9]、[10]、嵌入长度[11]和施加载荷的方向[12]）。
虽然可以通过拔出试验定量评估粘结强度[13]、[14]，但界面处的非线性应力-滑移行为使得直接测量变得复杂，因此需要结合实验和计算方法。已经开发了多种分析和数值模型来解释拔出机制[3]，这些模型既适用于单根纤维[15]，也适用于未浸渍[16]和浸渍[17]、[18]的纤维束。针对浸渍纤维束开发的模型通常假设其横截面为圆形，并假设应力沿纤维周长均匀分布。这种简化忽略了纺织纤维束通常呈椭圆形的特性，以及纤维束周长周围的不均匀应力分布。此外，最初为金属棒材[19]开发的模型在改编用于非金属增强材料时，将浸渍纤维束视为各向同性的，忽略了其各向异性的本质。这种各向异性表现为横向弹性模量显著较低，从而影响了拔出过程中纤维束-水泥基体界面的正常应力——而这在这些模型中并未得到考虑。
已经开发了多种计算方法来模拟粘结力学，每种方法都有其独特的优势和局限性[20]。相场方法[15]为模拟界面行为提供了可靠的框架；然而，由于其需要精细的域离散化，计算成本较高，限制了其在大规模模拟中的实用性。在叠加网格中使用纤维超单元公式可以有效表示纤维增强复合材料，但可能过于简化了诸如脱粘和应力传递等关键局部相互作用，无法准确反映纤维附近混凝土区域（界面过渡区）的应力分布。经典的粘结区（CZ）模型[21]、[22]提供了一种平衡的有限元方法，能够有效捕捉界面相互作用和材料特定的响应，同时保持计算可行性。该模型在力达到峰值之前能够很好地描述脱粘过程[20]，并且其能够表征断裂过程区和牵引-分离关系，特别适合研究复合材料系统的界面力学。然而，模型无法很好地模拟力峰值之后的平滑降解过程。
本研究旨在系统地评估纤维类型、浇筑过程中的空间取向以及嵌入长度对聚合物浸渍纤维束在水泥基体中粘结强度的影响。我们采用了一种结合实验和数值分析的综合方法，提出了一种宏观尺度的有限元建模方法来预测TRC的粘结强度。在有限元模型中，纤维类型（玻璃纤维和碳纤维）的影响通过赋予浸渍纤维束的均质化有效属性来表示[23]，同时考虑了纤维的固有行为（假设玻璃纤维为各向同性，碳纤维为各向异性[24]）。所提出的模型考虑了纤维束的椭圆形几何形状，并研究了浇筑过程中的水平与垂直取向对粘结和破坏机制的影响。这里的“垂直”和“水平”是指纤维束横截面（CS）相对于浇筑方向的取向，而不是纤维束的纵向轴[25]。我们重点研究了达到峰值力之前的脱粘行为；因此，对于纤维束-基体界面，我们采用了经典的CZ方法。通过将模拟结果与拔出试验数据进行比较，确定了CZ参数并进行了验证。有限元模型用于研究拔出试验中发生的不同破坏模式，即界面分离和基体损伤的发展过程。研究结果揭示了纤维-基体界面处的复杂相互作用，加深了对TRC粘结强度的理解，并为其设计和应用在结构工程中的提供了启示。
