梯度材料是指零件内部材料组份沿层厚方向呈梯度状分布,而其相关性能也随之呈梯度变化的一种材料。这种材料在航天航空、新能源以及生物医药领域都有着十分广泛的应用。快速成型技术的发展为梯度材料的制备提供了很好的解决方案,但在制备工艺的限制下,梯度材料通常由离散组份材料分层叠加而成,由于各层材料组份不同,导致其层间韧性不佳,在载荷作用下,容易发生分层失稳。为了解决这一问题,本文提出了层间体单元过渡方法,采用不规则体素对过渡体单元进行描述,并进行了层间建模,通过ANSYS有限元分析,研究了体单元结构参数设计对层间结合面的影响,验证了通过层间体单元过渡设计,能够较好地解决结构分层失稳问题的结论,并针对提出的模型进行打印路径规划。主要研究内容与结论如下:（1）提出了层间体单元过渡方法。通过将层间过渡的体单元设计成梯形体,楔形体以及直角体,实现不同梯度材料之间平缓过渡,其中过渡平缓性排序为:梯形体>直角体>楔形体;并通过设计材料的层间分布,以提高层间性能,较好防止材料界面间分层失稳。（2）设计了层间过渡体单元的生成算法,并进行了层间建模。引入了不规则体素,用于描述层间过渡体单元,通过对过渡体单元的偏移比例Δ以及偏移厚度Δ(9两个参数的设计,实现了不规则体素对模型层间体单元的描述,其中Δ>0为梯形体,Δ=0为直角体,Δ<0为楔形体,并进行了层间模型的生成与验证。（3）进行了梯度材料模型的整体设计。在根据梯度源进行层间建模后,设计了自适应尺寸算法,将多元体素的生成算法进行统一,保证了模型描述精准度;设计了体素离散化算法,解决了不规则体素模型转换成有限元模型的数据冲突问题;发现通过层间体单元过渡设计,当体单元为楔形体,其中体素单元尺寸meshsize=5.00 mm,偏移比例Δ=-0.50,偏移厚度Δ(9=1.00 mm时,不同组份材料之间接触面积相对平面过渡会增加73.85%,能够提高梯度材料的层间稳定性。（4）实现了模型梯度源的交互选取。针对梯度材料模型描述软件,通过后向面算法实现了模型消隐,使其仅显示可见面,基于MFC控件设计了梯度面人机交互选取算法,提高了建模过程中选取梯度源的便捷性。（5）实现了梯度材料模型转化为有限元模型,设计了不同偏移参数的层间体单元过渡梯度材料模型,其中体素单元尺寸meshsize=5.00 mm,并通过有限元方法进行分析求解。通过有限元分析求解结果发现,与无梯度结构复合材料相比,平面梯度结构与层间体单元过渡梯度结构梯度材料都能够有效减缓陶瓷层与镍基结合面上的Mises应力集中;针对本文提出的层间体单元过渡模型,偏移厚度Δ(9在（0.50 mm,1.00 mm）之间,偏移比例Δ在（0.20,0.40）之间能够相对降低模型界面边缘剪应力,而对于偏移比例Δ≤0的模型,剪应力减缓作用并不明显,验证了梯度材料层间体单元过渡模型能够使梯度材料过渡平缓,进而减缓界面分层的结论;根据分析结果对比,可以得到偏移厚度Δ(9为0.50mm时,偏移比例Δ为0.25的层间体单元过渡设计,减缓剪应力的作用最明显,相对平面离散梯度过渡梯度材料,最大剪应力能够从12.36 MPa减缓到5.23 MPa,下降了57.69%,验证了采用合理的参数设计层间体单元过渡模型,能够有效减缓模型梯度材料交界边缘处的剪应力的结论,进而防止陶瓷层在热应力下,产生剪应力作用而导致界面分层失稳。（6）设计了层间体单元过渡模型路径规划算法。通过对比发现采用垂直于梯形面方向对层间模型进行分层切片,能够基于叠层制造技术提高不同组份材料之间接触面积,因此针对层间过渡体单元设计了垂直于梯形面方向的分层算法。通过体素模型中的材料属性,对分层后的轮廓环进行同组份材料合并,实现打印喷头停顿的减少,对轮廓环采取单向扫描法打印,设计了路径规划算法。