热涂层(TBCs： Thermal Barrier Coatings)的厚度一般在毫米尺度范围内，与热涂层有关的问题，诸如制备工艺、强度、寿命等方面已得到了相当广泛而深入的研究。随着纳米技术的出现，热涂层技术的改进，使得其层厚可以达到微米或纳米尺度。大量的试验研究表明，材料在微/纳米尺度下的热传导机理与在宏观尺度下的有明显的差异，而且，其力学性能也有所不同。因此对微/纳米厚度的热涂层，原先在宏观尺度下的热传导理论已不再适用，需从微观热传导机理出发，重新对其进行相应的热力学分析。本文将非傅立叶热传导理论与力学基本理论相结合，研究具有微/纳米尺度的TBCs的力学性能。 在研究内容上分为三部分，第一部分(第二章)针对热冲击条件下的半无限大体，基于非傅立叶热传导模型分析了温度场、应力场和单边裂纹的应力强度因子，并与基于傅立叶热传导模型分析的结果进行了比较。第二部分(第三章至第五章)针对热冲击条件下的纳米厚度热涂层结构，将非傅立叶热传导模型(用于热涂层)和傅立叶热传导模型(用于结构层)相结合，采用数值方法求解其温度场，并与完全采用傅立叶热传导模型得到的结果进行了比较，同时分析了热涂层参数(松弛时间、声子速度)对温度场的影响。将前面所得的温度场作为热载荷，建立了有限元模型，得到了应力场，并和基于傅立叶热传导模型得到的结果进行了比较，研究了热涂层参数(松弛时间、声子速度)对应力场的影响。用数值方法分析了单边裂纹问题，得到了基于非傅立叶热传导模型的J积分，并和基于傅立叶热传导模型得到的结果进行了比较，研究了热涂层参数(松弛时间、声子速度)对J积分的影响。第三部分(第六章)针对热冲击条件下的梯度热涂层结构，用数值方法得到了温度场和应力场，研究了热涂层参数(松弛时间、声子速度)梯度分布对温度场的影响以及热涂层力学性能(弹性模量、热膨胀系数)梯度分布对热应力的影响。 本文得到的主要结论如下： 1、半无限大体在热冲击条件下，基于非傅立叶热传导模型得到的温度梯度(随时间和空间)比基于傅立叶热传导模型得到的结果小。在半无限大体表面附近，基于非傅立叶热传导模型得到的应力最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果大，而在半无限大体内部，基于非傅立叶热传导模型得到的应力最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果小。当裂纹较短时，基于非傅立叶热传导模型得到的应力强度因子最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果高；当裂纹较长时，基于非傅立叶热传导模型得到的应力强度因子最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果小。 2、对于纳米厚度的热涂层，基于非傅立叶热传导模型得到的温度梯度(随时间和空间)明显比基于傅立叶模型得到的小。在热涂层表面，基于非傅立叶热传导模型得到的应力最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果大，在热涂层内部，基于非傅立叶热传导模型得到的应力最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果小。基于非傅立叶热传导模型得到，积分比基于傅立叶热传导模型得到的结果小。同时，随着松弛时间、声子速度的降低，温度梯度(随时间和空间)降低；在热涂层表面，随着松弛时间、声子速度的降低，应力最大值增加；在热涂层内部，随着松弛时间、声子速度的降低，应力最大值降低；在结构层内，随着松弛时间、声子速度的降低，应力最大值降低；随着松弛时间、声子速度的降低，J积分值降低。 3、对于梯度热涂层，热涂层参数(松弛时间和声子速度)梯度分布能明显减小温度梯度(随时间和空间)。热涂层力学性能(弹性模量和热膨胀系数)梯度分布能降低热应力。热膨胀系数梯度分布对热应力的影响明显比弹性模量梯度分布对热应力的影响大。