颗粒增强铁基复合材料具有高强度、高耐磨性以及良好的高温性能等特点,其力学性能和强化机制不仅取决于各组分相的性能,而且取决于增强颗粒的尺寸、含量、形状、分布以及颗粒与基体之间的界面特性等微观特征。实验中发现,粒子尺寸对SiCp/Fe复合材料的力学性能影响明显,同时相较于单一尺寸粒子增强的SiCp/Fe,不同尺寸粒子混合后增强的复合材料力学性能可能更好。本工作将以体积分数为20%的SiC颗粒增强铁基复合材料为研究对象,分别采用了传统、Taylor非局部应变梯度塑性理论修正的有限元单胞和平面应变模型及在Taylor模型基础上考虑热残余应力的三区平面应变模型,研究单一尺寸（5μm、10μm、16μm、21 μm、28μm、40μm）以及等体积比混合尺寸（5+10μm、5+16μm、5+21μm、10+16μm、10+21μm、16+21μm）颗粒对其增强的铁基复合材料力学性能的影响规律和机制。采用Taylor修正单胞模型模拟SiCp/Fe复合材料拉伸性能时发现,粒子尺寸越小,粒子的强化效果越好,复合材料的拉伸性能越好,克服了传统有限元模拟无法模拟颗粒尺寸效应的问题。采用Taylor三区单胞模型,模拟发现热残余应力的存在,没有改变粒子越小强化效果越好的现象,但是却能显著地提高复合材料的受力。采用单一尺寸、均匀分布粒子的Taylor修正平面应变模型模拟SiCp/Fe复合材料在拉伸过程中粒子尺寸效应时发现,16μm粒子增强的复合材料拉伸性能最好,28μm的粒子次之,其次依次是5μm、10μm、40μm的复合材料;在16μm和28μm的SiCp/Fe中靠近粒子的基体中均发现压应力,说明在拉伸过程基体可以被很好保护起来,而粒子承担的载荷明显大于其他尺寸的,同时计算基体应力增加值显示粒子越小对基体的强化效果越好。采用Taylor三区平面应变模型,发现16μm粒子增强的复合材料中基体压应力显著减小,说明热残余应力存在减弱着粒子对基体的保护作用。在Taylor修正平面应变模型模拟粒子尺寸对复合材料剪切性能的影响时发现,基本上是粒子的越小剪切性能越好,但是强化效果没有拉伸性能明显。采用Taylor三区平面应变模型,复合材料剪切应力会小幅增加,但同时发现在热残余应力区存在很大的应力集中,这对小尺寸粒子来说可能容易发生界面脱黏。开创性地在单一尺寸Taylor修正的模型尝试采用多粒子尺寸平均化的方式,建立了混合尺寸的Taylor修正模型,对比10+21μm混合的SiCp/Fe实验数据,证明了其有效性。接下来在采用此Taylor修正的平面应变模型模拟等比混合尺寸的颗粒增强的SiCp/Fe复合材料拉伸性能时发现,5+10μm、5+16μm、5+21μm、10+21μm粒子增强的SiCp/Fe复合材料出现混合强化,而10+16μm和16+21μm并未模拟出混合强化效果,说明不是所有混合对提升性能都会有效果;而其中以5+16μm混合增强的效果最好。同时发现5+21μm的混合效果大于16+21μm的,也说明不是两个性能好的单一粒子混合在一起的增强效果就一定更好。采用Taylor三区平面应变模型,发现热残余应力的存在会降低混合的增强效果。在Taylor修正平面应变模型模拟混合尺寸对复合材料剪切性能的影响时发现,不同尺寸粒子等比混合后增强的复合材料,剪切性能均可得到强化;相比于10+16μm混合,5+21μm混合增强的剪切性能更好,这说明大粒子与小粒子混合可能更有利于提高复合材料的剪切性能。本研究试图通过计算得出粒子尺寸在颗粒复合体系中的最优化属性,达到从显微组织层面上设计材料的这一目标。