功能梯度材料作为一种性能优良又可作为热防护系统的新型功能材料,在航空航天领域广受青睐。本文拟以功能梯度圆柱壳为研究对象,将航天器热防护表面简化成一个圆柱薄壳,通过理论计算、有限元仿真等对不同边界条件下功能梯度圆柱薄壳自由振动时的模态频率以及热环境下的振动特性进行系列研究。主要研究工作及成果如下:1)针对线性混合律Voigt模型,用幂律分布函数将功能梯度材料沿厚度方向均匀分层,分析了室温环境下材料的物理属性,讨论了陶瓷体积分数指数等细观结构对材料属性的影响,比较了几种典型热环境下功能梯度材料热物理属性的变化规律。结果表明,线性温度场与非线性温度场的材料属性大致相同,其余温度场下变化趋势大有不同。2)基于Love薄壳理论,建立了功能梯度圆柱壳的应力位移方程和应力应变方程;通过能量函数和Rayleigh-Ritz法推导了圆柱壳的模态频率特征方程;在此基础上,通过数值方法求解了功能梯度圆柱壳的模态频率,之后利用ABAQUS软件建立了功能梯度圆柱壳的动力学模型,验证了模型的可行性,并探讨了不同几何参数对圆柱壳模态频率的影响。结果表明:功能梯度圆柱壳受到管内压力时对振动特性的影响甚微,无载荷作用时不同边界条件下改变长径比时,功能梯度圆柱壳的模态频率变化趋势基本相同,而厚径比增大时,模态频率始终增大。3)考虑温度对功能梯度圆柱壳材料的影响,研究了不同热环境、不同边界条件对功能梯度圆柱壳模态频率的影响。结果表明:线性温度场和非线性温度场的模态频率变化规律具有很强的一致性,热流温度场作用下随着热流密度的增大和温度的升高,反而模态频率无明显变化。