在高铁、飞机、舰船等工业领域中,齿轮、轴承是最为常见的基础机械零部件。但是齿轮、轴承等机械零部件在正确装配、合理载荷、充分润滑等正常工况下最终仍会发生疲劳破坏,影响到整个机械系统的服务周期和可靠性。因此,这些基础零部件（齿轮、轴承）通常都需要经过表面硬化处理、涂层-基体及两相材料固结等强化技术来改变材料内部原有的应力场分布,提高接触材料的耐磨性和抗疲劳等特性。另一方面,尽量减少机械零部件材料内部固有的杂质、空穴等缺陷,从而提高接触材料的疲劳寿命。因为杂质（氧化物、硫化物和氮化物等）或空穴等缺陷会引起材料内部的应力场扰动,造成接触材料的疲劳破坏。目前,机械部件在设计时都少有考虑接触界面应力场的影响,本文将从两相固结材料界面缺陷、材料硬度梯度以及材料内部杂质或缺陷等引起的应力场问题进行研究,并分析其对接触疲劳特性的影响。本文的主要研究内容概括如下:1)基于全空间内的弹性场解,推导出两固结半空间Ⅰ、Ⅱ（μ、υ和μ’、υ’）完全固结和不完全固结（dislocation-like界面、force-like界面以及其耦合界面）时材料内部的热特征应变所导致的弹性位移、应力场显示解通解,而且该显示解通解也可退化为含有自由表面的半空间问题的解;由于弹性场通解主要由牛顿势函数和双调和势函数构成,所以本文结合球体、椭球体和圆柱体等规则形状的夹杂内外场势函数分析了热特征应变所导致的不完全固结半空间内的弹性场问题。2)基于半解析法,推导出两固结半空间Ⅰ、Ⅱ（μ、υ和μ’、υ’）完全固结和不完全固结（dislocation-like界面、force-like界面以及其耦合界面）时材料内部位移-特征应变、应力-特征应变的影响系数,并通过离散卷积—快速傅里叶变换（DC-FFT）和离散相关项—快速傅里叶变换（DCR-FFT）求解出两不完全固结半空间内任意特征应变所导致的弹性场解,以及研究了不完全固结接触界面对材料内部弹性场的影响和两固结半空间内单个夹杂、多重夹杂的接触问题。3)零部件材料经过表面热处理后,其表面到芯部的硬度会发生梯度变化。在外部载荷作用下,表面硬化材料的初始屈服点发生在相应变化的材料强度线与次表面内的局部应力曲线相切位置处。本文通过点、线接触的Hertz接触理论和数据拟合得到临界接触压力、最小硬化层和塑性指数等公式,并研究了硬化材料的初始屈服位置与材料接触疲劳寿命的关系。4)基于等效夹杂法和半解析法,构建出考虑非均质材料内部3D变形的弹塑性接触模型。本文借助于Love的表面位移-压力公式和第三章中位移-特征应变公式,推导出非均质材料内部位移场解,并通过K-T边界条件和共轭梯度法求解接触表面应力,以及结合J2塑性流动理论和不同硬化准则求解接触材料内部的弹塑性位移、应力场分布。进而,研究了非均质材料内部杂质、空穴和void-tips缺陷对其位移、应力场的影响。5)在滚动接触中,借助全局坐标系和局部坐标系转换得到接触材料内部节点处任一平面上的应力、应变值,然后结合多轴失效准则计算出与临界面法对应的材料疲劳参数,从而构建出非均质材料的多轴疲劳寿命模型,并分析了非均质材料内部杂质周围的疲劳参数分布以及杂质、空穴和void-tips缺陷对非均质材料滚动疲劳寿命的影响;结合非均质材料弹塑性接触问题的解（第五章）和均质材料弹塑性动力润滑接触问题的解,构建出非均质材料的弹塑性动力润滑模型,研究了杂质、空穴缺陷对非均质材料的表面油膜压力、油膜厚度及其内部应力场、接触疲劳寿命的影响。