随着科技水平的快速发展,特别是军事领域和航空航天领域等,对于产品的材料性能和工艺性能要求越来越严格,普通的单一材料和复合材料的机械性能和功能适应性等都很难满足特殊工况的需要,研发一种新型功能梯度材料已迫在眉睫。在功能梯度材料的制备方面,经典的制备方法无论从效率还是精度上都显现出明显的不足,功能梯度材料产品的制备逐渐从传统的特种加工方法转向快速成形制造技术,面向功能梯度材料的增材制造技术逐渐成为主流工艺。送粉系统作为激光增材制造成形设备的重要组成部分,在功能梯度材料增材制造过程中也面临更严峻的挑战,设计开发面向功能梯度材料激光增材制造送粉系统具有实际意义。本文主要对面向功能梯度材料增材制造送粉系统进行设计并对成形过程进行仿真研究。根据功能梯度材料制备过程中具体的送粉要求,对送粉系统机械机构进行详细设计;通过送粉过程中粉末汇聚性的仿真分析,对送粉系统机械结构参数进行优化;仿真研究功能梯度材料成形过程中温度场和应力应变场的变化情况,为优化成形工艺参数,提高成形产品性能提供理论依据。主要研究内容如下:（1）在对功能梯度材料各个领域的需求分析以及增材制造技术在制备功能梯度材料的优越性分析的基础上,构建面向功能梯度材料增材制造送粉系统机械结构的总体设计方案,针对功能梯度材料成形过程送粉系统的功能需求,分析各装置原理以及现有装置不足,对具体机械部件进行详细设计。（2）对功能梯度材料送粉系统粉末汇聚过程进行仿真研究。基于Fluent流体动力学气固两相流原理,对梯度变化的混合粉末在不同的送粉方式以及不同的流道倾角条件下进行粉末汇聚性仿真计算,通过计算结果对所设计送粉系统的喷粉装置进行优化,并验证整体系统的优越性。（3）对功能梯度材料成形过程中温度场进行仿真研究。通过有限元仿真技术,对功能梯度材料单道多层成形和单层多道搭接成形两种成形方式进行仿真模拟,研究成形件温度场变化情况,通过分析成形工艺参数对温度场的影响,对成形工艺进行优化。（4）在上述温度场仿真计算结果的基础上,对功能梯度材料成形过程中应力应变场进行仿真研究。通过对关键点处应力应变情况的分析,分析成形工艺参数对成形件性能的影响,确定功能梯度材料成形零件的变形和裂纹产生原因以及控制方法,提高成形产品性能。