颗粒增强金属基复合材料通过在韧性金属基体中加入具有高硬度的脆性增强颗粒，提升了复合材料的强度和模量，获得较好的综合性能。颗粒增强金属基复合材料的强化效果来自于直接强化机制和间接强化机制的共同作用。其中与间接强化机制相关的强化具有明显的尺寸效应。由于目前对于间接强化机制下细观结构、界面特性和损伤机制等特征对颗粒增强金属基复合材料力学性能的影响机制还有待进一步深入研究。为此本论文对考虑间接强化机制的颗粒增强复合材料的力学性能开展了研究，先在界面损伤机制下分析了细观结构与界面特性对结果的影响，接着分析了耦合损伤机制下颗粒尺寸及颗粒强度对结果的影响。本文研究内容主要包括以下几个方面：
　　首先，本文将淬火硬化以及应变梯度强化效应两种间接强化机制引入弹塑性基体本构模型中，从而实现了材料宏观力学性能的尺寸效应。然后，本文采用基于代表性体积单元模型(RVE)的有限元分析方法来预测复合材料在单向拉伸载荷下的响应。本文的RVE模型为含多颗粒的三维有限元模型。基体采用加入淬火硬化和应变梯度强化的弹塑性本构模型；为了对界面损伤机制以及耦合损伤机制进行研究，本文在界面层采用双线性内聚模型来模拟界面损伤，并应用连续损伤模型来描述颗粒脆性断裂引起的损伤。对比实验结果，证明了界面损伤模型对尺寸相关的材料宏观力学行为具有良好的预测能力；并基于仿真结果分析发现界面损伤具有从拉伸方向两端向中间演化的特征。无界面损伤RVE模型的计算结果表明：颗粒越小，应变梯度强化效应越强。
　　接着，基于经过验证的界面损伤模型从复合材料的细观结构(颗粒尺寸和体积分数)和界面特性(界面强度和界面断裂能)两个方面进行参数分析。发现随着颗粒尺寸下降，材料的强度和延性同时提升；而颗粒体积分数增加带来了更高的强度和更低的延性。界面强度对复合材料塑性阶段宏观力学行为影响显著，而界面断裂能的影响则仅体现在复合材料拉伸行为的后期。随界面强度增强，界面损伤的起始和发展都更慢；对于低界面断裂能，界面损伤发展得更快而损伤起始不变。最后，不同损伤机制(耦合损伤和仅界面损伤)的模型预测效果表明：耦合损伤模式下的材料宏观响应相比界面损伤模型更加接近实验结果。耦合损伤机制下，两种损伤模式相互竞争共同影响着彼此的演化，颗粒强度和界面强度共同影响着主导损伤模式。
　　本文创新点主要在于以下几个方面：本文在基体本构模型中引入间接强化机制，通过编写用户子程序实现了复合材料宏观力学行为的尺寸效应；本文编写的基体材料子程序可适用于六面体及四面体网格，具有较高的实用性；通过在界面损伤机制中引入颗粒脆性损伤模式显著提高了模型的预测能力；本文对颗粒增强复合材料的设计空间进行了较为全面的探索，为后续的优化设计研究提供一定的参考价值。