复合材料是由一种材料作为基体,与另外一种或多种作为增强相的材料组合而成的多相高性能组合材料。复合材料能够综合各组分材料的性能优势,克服单一材料性能的不足之处,具有了普通工程材料所不具备或难以实现的热学、声学、力学等特殊物理性能,因而在过去的几十年中吸引大量学者进行了广泛研究。随着复合材料研究的深入,研究人员发现复合材料中的增强材料和基体之间经常存在占有一定体积、材料性能不同于基体材料和增强相的界面相。复合材料的性能很大程度上受到增强体与基体界面的粘附程度的影响,界面在复合材料的性能表征中的作用不可被忽视。为了准确描述界面相材料属性的变化,一些学者将界面看作基体材料和增强材料的过渡区,提出了梯度界面的假设。目前已有的文献中对于梯度界面的研究还不完善,特别是关于植物纤维增强水泥基复合材料中界面的研究还不充分。为此,本文从梯度界面的假设出发,以植物纤维增强水泥基复合材料为研究对象进行几何建模,然后从数值计算角度对其进行研究,探讨不同的材料参数对复合材料整体的传热性能与力学性能的影响。本文的主要内容包括以下几个方面:（1）通过自编程序和几何建模软件,构建随机分布的植物纤维增强水泥基复合材料研究的计算模型,同时考虑纤维与基体间界面区域的存在。然后,对界面区域材料属性进行梯度化建模,考虑了几种典型的梯度形式。（2）借助有限元数值计算软件,将所构建的植物纤维增强水泥基复合材料的传热模型与现有实验结果和其他已有模型进行验证和比较,结果显示本文提出的梯度界面计算模型与实验结果更为接近。然后,对植物纤维增强水泥基复合材料的传热性能进行参数化研究,考虑纤维分布情况、界面梯度形式、纤维与基体材料的导热系数等参数的影响。（3）利用均质化计算方法对含梯度界面的植物纤维增强水泥基复合材料的力学性能进行了计算研究。该算法与传统有限元方法的计算结果相对误差小于5.21%,有效验证了算法的有效性。然后通过参数化分析的手段,研究了纤维的分布、界面厚度、植物纤维及水泥基体的组分属性等材料参数对植物纤维增强水泥基复合材料整体弹性性能的影响。本文的工作可以为研究梯度界面相在植物纤维增强水泥基复合材料中的作用提供理论依据,对植物纤维增强水泥基复合材料的设计与应用提供参考,同时对其他存在界面的复合材料的设计与研究提供了新的思路。