功能梯度材料（FGMs）实现了不同属性材料间的平稳过度,能够缓和热应力、提高结合强度,被广泛运用于航空航天、生物医药、核反应堆等众多领域。现有关于FGMs的研究中,大多理论局限于分析材料分布函数或裂尖的应力强度因子,而相关断裂试验也很有限,导致断裂规律未能充分讨论。因此,通过数值仿真研究FGMs的断裂机理与断裂特征对改善材料结构、提高整体力学性能具有重要意义。本文构建了模拟功能梯度材料在力载及热载作用下静态和动态断裂的相场模型,给出了有限元法求解思路,并通过四点弯曲试验、剪切试验以及陶瓷淬火试验验证了相场模型的准确性。在此基础上进一步讨论了FGMs在多加载条件下的断裂力学响应,主要内容及相关结论如下:1、通过准静态断裂模型研究了I、II以及双轴载荷下的裂纹扩展路径,讨论了梯度大小、材料结构、裂纹倾角等因素对初始裂纹偏转角的影响。结果表明,裂纹总是倾向于向弹性模量较小的一侧偏转,通常较大的材料梯度及加载比例对应较大的初始裂纹偏转角。2、通过动态断裂模型研究了动态载荷下的裂纹扩展路径和裂纹扩展速度。研究表明,FGMs中裂纹扩展速度不会无限制增加,而是会通过主裂纹的分叉加以限制,其上限大概为0.6倍的瑞利波波速。另外,分支裂纹不具有对称性,裂纹扩展速度也不相同,且弹性模量较高的区域速度较大。3、通过热力耦合断裂模型研究了热冲击载荷作用下的微裂纹演化过程与裂纹扩展路径,讨论了材料分布、热载条件、温度差、预设裂纹密度对热裂纹形态的影响。整体来看,FGMs断裂与陶瓷淬火具有类似特征,即热冲击早期存在均匀损伤到周期性损伤的转变,此后裂纹垂直于材料表面产生并呈长短交替式分布,这些裂纹是温度梯度与结构变形共同作用的结果。