功能梯度材料作为一种典型的非均匀材料在航空航天领域有着重要的应用价值。由于功能梯度材料具有连续的组分变化形式，因此它克服了传统多层结构层间易破坏的弱点。另外，功能梯度材料还具有可设计性，人们可以根据外部环境的不同来设计功能梯度材料以满足工程实际的要求。功能梯度材料的材料结构梯度变化使其具有许多与均匀材料不同的力学特性，因此对功能梯度材料的断裂行为进行实验研究具有重要的学术意义和工程应用背景。　　第一章回顾和评述了功能梯度材料断裂问题的研究现状。主要评述了功能梯度材料断裂问题的理论研究、数值模拟研究以及实验研究现状。　　第二章研究了粉末冶金方法制备 ZrO2/NiCr体系功能梯度材料的制备工艺，并对其工艺参数进行了优化。在相同的工艺条件下，又制备出不同组分比例的 ZrO2-NiCr均匀复合材料。在此基础上，对功能梯度材料和均匀复合材料的微结构的变化和各种力学性能的变化进行了测量与分析。　　第三章研究了 ZrO2/NiCr体系功能梯度材料的微结构变化对其力学性能变化的影响。通过分析显微照片和断口形貌，发现基体相材料的改变（由金属变化陶瓷）、陶瓷颗粒的团聚体和陶瓷/金属间的弱界面是影响 ZrO2/NiCr功能梯度材料力学性能变化的主要因素。把考虑弱颗粒/基体界面情况的修正 Mori-Tanaka方法引入到陶瓷/金属体系功能梯度材料中，并对其有效弹性模量的梯度变化进行了准确的预报。　　第四章研究了 ZrO2/NiCr体系功能梯度材料的 I型静态断裂问题，其中裂纹方向平行于材料梯度方向，断裂实验在标准的三点弯曲载荷下进行。采用数字图像相关方法和有限元方法分析了弹性模量梯度和断裂韧性梯度对 I型裂纹启裂和扩展的影响。从能量释放率角度讨论了功能梯度材料中裂纹扩展的稳定性问题，并分析了弹性模量梯度和断裂韧性梯度的变化方式对 I型裂纹稳定扩展的影响。分析结果表明，当功能梯度材料的力学性能变化方式为沿裂纹扩展方向弹性模量递减而断裂韧性递增时，该材料性能变化方式可以显著地提高功能梯度材料的裂纹扩展阻力，并使裂纹发生稳定扩展；而当材料性能变化方式相反时，裂纹易发生失稳扩展。　　在第五章中，对 ZrO2/NiCr体系功能梯度材料的 I-II混合型静态断裂问题进行了实验研究，其中裂纹方向平行于材料梯度方向，断裂实验在非对称三点弯曲载荷条件下进行。应用数字图像相关方法测得了裂纹在启裂时的位移场和应力强度因子。实验结果表明，沿裂纹扩展方向递增的弹性模量会使裂尖产生更大的剪切变形，进而使裂尖的混合度增加，并最终导致裂纹以较大的偏转角度启裂。实验发现 I-II混合型裂纹的启裂只与裂纹处材料的断裂韧性有关。在此基础上，根据最大周向应力准则并通过扩展有限元方法对裂纹的扩展路径进行了模拟，分析了弹性模量梯度和断裂韧性梯度对裂纹扩展路径和扩展行为的影响。此外，还分析了材料结构的局部非均匀性和各均匀层间的界面对功能梯度材料的裂纹扩展路径的影响。