随着功能梯度材料的不断发展，材料学家不断提出针对不同需要的新型功能梯度材料。其中，通过将材料梯度引入金属承力结构设计而形成的金属梯度材料成为近期航空领域研究的热点问题之一。金属梯度材料在设计和研究的侧重点方面与常规梯度材料存在很大差异，因而在其广泛应用前需要对其进行针对性的深入研究。本文从基础强度试验和特殊有限单元建模两个方面对金属梯度材料进行了一些探索性研究。首先，本文针对金属梯度材料特点设计了丰腰型拉伸试验和短梁型三点弯试验。通过结构强度试验研究获得了材料结构的失效形式和承载能力数据，从而为有限单元建立、材料强度分析、以及结构裂纹扩展性能分析提供了实验依据。其次，本文从梯度材料结构应力场理论解的研究出发，基于修正的余能原理建立了一种针对梯度材料和含梯度过渡层材料结构的杂交应力有限单元，通过与现有方法的结果进行对比证明了该单元的有效性与高效性。最后，本文基于所提出的单元，对梯度材料结构和含梯度过渡层的结构进行了参数讨论，研究了梯度参数和结构参数对结构应力分布和层间应力集中的影响，并获得了一些有工程应用价值的结论。