梯度功能材料(Functionally Gradient Material,简称FGM)是应现代航天航空工业等高技术领域的需要,为满足在极限环境(超高温、大温度落差)下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。目前,国内外在FGM的热应力研究方面,日本处于领先地位,不仅建立了FGM热应力的数学模型,而且开发了相关的计算机辅助设计软件系统。而国内在这方面的研究刚刚起步,FGM的研究与制备尚停留在探索阶段,对FGM的研制开发缺乏系统的理论指导和科学的试验依据。本文总结了FGM热应力的研究分析方法,通过建立一个FGM设计知识库和物性参数库,设计了一个智能的FGM设计系统,缓和了热应用条件下的热应力。本软件系统填补了国内FGM研究领域的一项空白,对FGM的研制与应用具有重大的指导意义。首先,本文综述了国内外FGM的研究和应用概况,分析了FGM研究的基本方法,指出研制FGM的重要意义。然后,分析了FGM热应力的数学模型,为了便于计算求解,引入适当的线性化理论和近似处理,提出了相关的简化模型。接着,提出了设计FGM的基本原理和方法,采用了“逆设计系统”的方法,实现了FGM的优化设计。最后,基于以上数学模型和设计方法,通过计算机编制程序,开发了一个智能化的FGM软件设计系统。该软件系统分析了不同热应用场合下FGM的温度场和应力场分布规律,给出多种FGM试制方案,包括材料选择和成分分布等,通过可视化的图形界面比较分析,最终得出最优的设计方案。