纳米颗粒增强复合材料具有很多传统单一材料无法比拟的优良性能,在现今的各个领域有了越来越多的应用。但是因为纳米颗粒自身的性质,纳米颗粒通常会在基体中发生团聚的现象,其会对复合材料整体的热力学性能产生较为明显的影响;同样,基体与夹杂体之间形成的间相层对颗粒增强复合材料整体的热力学性能也会产生不可忽视的影响。本文基于细观力学的研究方法,进行了颗粒增强复合材料热力学性能影响因素的理论研究。本文选取几种纳米颗粒作为增强材料,环氧树脂聚合物作为基体材料。以增强材料的自身尺寸、分布状态以及间相情况作为出发点,采用细观力学中的等效夹杂理论和Mori-Tanaka理论等方法对纳米颗粒增强复合材料热力学性能进行了分析和研究。根据纳米颗粒的团聚机理,建立了纳米颗粒团聚情况的细观力学模型。将复合材料各部分进行重新划分:发生团聚现象的纳米颗粒视为球形夹杂,未发生团聚且均匀分散在基体中的纳米颗粒与部分原始基体视为新的假想基体。首先引入两个团聚参数来表征纳米颗粒的团聚程度,结合Mori-Tanaka方法,推导纳米颗粒增强复合材料热膨胀系数的表达式,预测不同团聚程度对纳米颗粒增强复合材料热膨胀系数的影响;其次引入孔隙率,预测孔隙率对纳米颗粒增强复合材料热膨胀系数的影响;然后在之前的研究思路基础上,在纳米颗粒和环氧树脂聚合物基体中引入间相,考虑间相厚度、不同纳米颗粒刚度和纳米颗粒粒径大小的影响;接着建立含有间相的纳米颗粒团聚的细观力学模型,进一步去研究纳米颗粒的团聚、纳米颗粒刚度以及间相特征对纳米颗粒增强复合材料热传导系数的影响;最后利用有效介质理论研究孔隙率对纳米颗粒增强复合材料热传导系数的影响。