功能梯度压电材料是一种新型的非均匀性复合材料,在航空航天、军工等领域得到了广泛的应用。由于生产制造工艺及服役环境复杂等方面的原因,功能梯度压电材料在生产使用过程中会产生大量缺陷,因此研究多场耦合作用下的功能梯度压电材料中的缺陷问题具有重要的实际意义。本文利用有限元软件ABAQUS对力电单场和多场作用下功能梯度压电材料中的单缺陷和多缺陷进行了研究,进一步分析了压电材料中的三维缺陷,最后讨论了热场和热电场作用下的功能梯度压电材料中的二维缺陷和三维缺陷。主要内容包括:首先,基于多场耦合作用下的功能梯度压电材料的本构关系,几何关系和边界条件,利用分层法的原理进行材料的梯度划分。建立功能梯度压电材料中的单圆孔缺陷有限元模型,分别讨论了在力场、电场和力电耦合场作用下不同梯度参数、缺陷形状、缺陷尺寸以及梯度函数对缺陷周围应力和电位移分布的影响规律。提出几何过程函数作为梯度函数来进行功能梯度材料属性的调控,得到了不同梯度函数对缺陷周围应力和电位移的影响规律。其次,针对功能梯度压电材料中的多圆孔缺陷问题,分别在力场、电场以及力电耦合场作用下,详细研究了多缺陷的平行分布、共线分布以及不同方位排布、梯度参数、缺陷的尺寸变化和缺陷的个数对缺陷周围应力和电位移分布的影响,进一步分析了多缺陷之间相互作用存在的增强效应和屏蔽效应的影响规律。再次,基于实际工程中的不同类型的三维缺陷问题,分别建立了穿透型缺陷、角缺陷、表面缺陷和内埋缺陷有限元模型。在力场、电场和力电场耦合作用下,利用有限元方法得到了不同类型三维缺陷周围的应力和电位移的分布规律,讨论了缺陷的形状因素对缺陷周围应力和电位移的影响规律,并在力场作用下利用等几何分析进行了验证。最后,分别在热场和热电耦合场作用下,对功能梯度压电材料中单圆孔缺陷模型的梯度参数进行了分析,研究了梯度参数对缓解缺陷周围热应力和电位移的影响规律。进一步讨论了热载荷下多缺陷的排布方式、缺陷尺寸、缺陷形状对缺陷周围应力和电位移的影响规律以及三维缺陷的问题。同时研究表明,施加电场可以达到有效减小缺陷周围热应力和电位移的目的。