功能梯度材料概念(FGMs)的提出,使得复合材料的设计理念有了长足的发展。这种将材料组分或结构按照设计在一个方向上连续变化的方式,可以弱化不同组分之间的界面,获得更好的材料性能。如今,功能梯度材料已经广泛的应用在人类生产生活的各个方面,对功能梯度材料的研究也越来越多。然而对功能梯度材料损伤断裂的研究,多是以金属基陶瓷颗粒的功能梯度材料作为研究对象,缺乏对脆性基体功能梯度材料的研究。本文以脆性基体的梯度颗粒复合材料作为研究对象,采用改进的广义梁链网模型模拟此类材料的损伤断裂过程。对梯度颗粒复合材料的建模和设计提供一定的参考。具体的研究内容包括以下三个方面:1、建立了模拟梯度颗粒复合材料损伤断裂的广义梁模型。发展了颗粒投放方法,实现了颗粒的梯度分布。研究了材料中颗粒梯度分布的两种形式——颗粒粒径梯度变化和颗粒含量梯度变化。分别模拟了它们的失效过程,分析了不同颗粒梯度形式下复合材料的失效特征。验证了广义梁链网模型模拟梯度颗粒复合材料损伤断裂的有效性。2、基于时间相关的应力重分布机制,改进了链网模型的“过脆”问题。传统链网模型无法预测非均匀脆性介质的损伤软化行为。本方法成功再现了准脆性失效过程的应变率相关性和软化行为。模拟结果表明,该模型同样适用于梯度颗粒复合材料。3、研究了梯度颗粒复合材料中颗粒与基体间的约束剪切效应。不同材料之间弹性模量的差异使得复合材料在外荷载作用下出现约束剪切效应。本文利用广义梁链网模型研究的结果表明,颗粒对基体的约束剪切效应的强弱,与颗粒和基体间弹性模量差异、外载荷方向和颗粒间距等因素有关。