随着高端装备与高性能材料/结构的发展,利用具有特定性能的材料或结构实现对外场的调控已经成为重要的设计需求。例如,实现特定区域电磁隐身和电磁带隙等需要调控电磁波实现电磁波绕射和阻隔特定频段电磁波传播;实现特定区域的温度不超过给定值,需要调控介质热传导系数、设计热防护结构从而对该区域的温度场进行调控。另一方面,结构根据外部作用的变化调整结构自身性能,从而调整或控制其对外部作用的响应,即实现自适应可调节的功能,在工业装备领域也具有很高的应用价值。例如,结构在被隐身物体尺寸发生变化时仍可实现隐身,即智能或自适应隐身。因此,通过材料/结构的设计实现特定物理场调控问题的研究,以及通过材料微结构构型变化实现自身性能可调材料可调性分析与其性能可调范围研究具有重要科学价值。本文研究特定温度场调控材料设计与基于材料微结构变形控制的可调材料性能分析。首先,本文针对特定温度场调控问题,设计了基于纤维增强复合材料的热隐身结构;然后,为了快速、准确地分析周期性大变形复合材料可调力学和电磁性质并研究其可调节性质的范围,本文基于商业软件实现了周期性材料几何非线性多尺度分析方法。最后,基于材料微观结构变形控制的方法分析了产生均匀变形的材料其等效弹性性质及等效电磁性质的可调性及可调范围。主要研究内容和成果如下。1)特定温度场调控材料设计。根据热隐身结构所要求的材料性质的空间分布,研究调控温度场实现隐身的材料设计问题,提出了基于纤维增强复合材料圆环结构的实现热隐身调控的结构形式。选择金属银作为纤维、空气作为基体材料(即多孔材料结构形式),给出了具有热隐身性能的复合材料设计方案,实现了特定温度场调控的热隐身材料设计;2)基于商业软件的周期性弹性大变形材料性质多尺度分析方法的实现技术。基于渐近均匀化方法的思想,通过商业软件ANSYS实现了周期性材料几何非线性大变形分析及在给定宏观应变下的材料等效弹性模量计算。将周期性材料弹性大变形问题转化为一系列线性宏观问题进行分析,提高了求解效率;编写基于几何非线性问题更新拉格朗日求解格式的弹性大变形多尺度分析方法的APDL程序,准确快速地计算了每个应变增量步下的材料等效弹性模量及微结构变形情况,为求解给定形式微结构的变形及材料等效力学性质提供了有效工具;3)基于变形控制的可调弹性模量材料性能分析。在给定材料微结构构型的基础上,通过数值算例分析材料在不同形式的预应变条件下,即单向预应变与双向预应变条件下微结构构型的转换及材料等效弹性模量随微结构构型的变化规律,分析可调弹性模量材料可调节性能的变化范围。4)基于变形控制的可调电磁性质材料性能分析。考虑时谐问题下平行板波导中的周期性复合材料介质,基于渐近均匀化法预测给定微结构的材料等效介电常数,并给出基于商业软件的实现方法;基于对材料微结构的变形控制方法,分析可调电磁性质材料在单向预应变条件下等效介电常数的可调节范围。