颗粒增强金属基复合材料具有性价比高、制备工艺简单，易于再加工、和耐磨等优点，在工程应用上正扮演着重要的角色；其中混合着低密度、高刚度和高强度颗粒的铁基复合材料被认为有着广泛的应用前景。然而颗粒增强铁复合材料在生产、加工及服役过程中，不可避免地要接触到高温环境，如必要热处理或在高温、热循环载荷下工作等。由于温度梯度的存在及基体和颗粒间物理参数的差异等因素，会在颗粒增强铁基复合材料的颗粒和基体结合面处产生热应力。大量的研究表明，存在于颗粒增强铁基复合材料中的热残余应力会对颗粒增强铁基复合材料的力学性能产生负面影响，进而导致由该材料所制备的产品寿命的减少。首先，本文采用轴对称单胞模型，参照热应力的有限元分析理论，在ANSYS中建立了碳化物增强铁基复合材料的有限元模型，根据制备碳化铌增强铁基复合材料的热处理工艺，利用有限元软件计算了模型的热应力。在对热应力进行分析过程中考虑到了以下几点因素：1颗粒和基体物理性能，2材料的热处理路线，3增强相颗粒的形状。计算结果显示，在相同工艺路线下（相同的起始温度和冷却方式），模型中温度变化的情况与颗粒的形状无关。从等效应力的分布和数值来看，三个模型在颗粒和基体的结合面处均有应力集中现象。球形颗粒有助于缓解应力集中现象和降低材料中的热残余应力。圆柱形颗粒由于与基体结合面处存在尖锐的结合面，所以在该处产生了应力集中现象。椭球形颗粒模型中的热残余应力虽然最大，但其结合面处的应力集中现象比起圆柱形颗粒有所缓解。其次本文在球形轴对称单胞模型的基础上结合材料微观结构，采用与单胞模型分析时相同的参数，在ANSYS中分析了不同颗粒分布状况对材料热应力的影响。结果表明，团聚模型的应力集中现象最为明显，颗粒的均匀分布有利于缓解颗粒增强铁基复合材料内部的热残余应力集中的现象，使热应力分布趋于均匀。颗粒梯度分布的模型中热应力呈现出了梯度分布现象，使材料在颗粒浓度不同的层上能够获得不同的性能。此外，本文利用ANSYS中的参数化设计语言对本文所采用球形单胞模型的热应力分析程序进行了二次开发，将增强相颗粒的物理性能设置为变量参数，利用界面设计命令将参数输入设置成人及交互的方式，使操作者能够看到不同种类的球形颗粒增强相对铁基复合材料热残余应力的影响并大大简化了热应力分析操作过程。