智能材料与结构广泛应用于大型土木工程的健康监测与灾变预警系统中,比如将碳纤维植入混凝土中,使混凝土构件具有自我增强、诊断、愈合和调节等功能,将极大地影响结构设计理念和多学科交叉应用的发展。近年来,关于智能结构材料的自身特性问题,也越来越受到工程领域和学术界的普遍关注,而本文所考虑的智能结构材料则具有拉压不同模量力学特征和功能梯度两种鲜明特色。拉压不同模量是存在于所有工程材料包括石墨、有机玻璃、金属合金、陶瓷和某些复合材料中的一项基本力学特征,由于引入拉压不同模量力学特征会造成计算的复杂,工程分析中通常不予重视。功能梯度材料一般是指构件由两种不同性能的材料复合而成,由于其组分材料的体积含量在空间位置上呈连续变化,因而材料的宏观特性表现出梯度变化的性质。功能梯度材料消除了材料的明显界面,有助于缓解热应力,一经提出就在各领域得到广泛应用。鉴于目前对功能梯度结构的研究考虑材料的拉压不同模量力学特征的不多,本文工作具有一定的实际意义。围绕以上问题,本文开展了以下工作:①针对纯弯曲问题,在拉压分区的简化力学模型基础上,获得了拉压不同模量功能梯度梁应力和位移的一维问题解答和二维问题解答;分析了平截面假定以及浅梁情形下采用一维问题解答的可行性。②针对横力弯曲问题,首先给出剪应力对中性层位置无贡献的假设以及证明,同样建立了拉压分区的简化力学模型;分别求解了悬臂梁端部有集中力作用和悬臂梁上表面在均布荷载作用下应力和位移的弹性力学解答。③基于数值分析方法,通过有限元软件Marc对均布荷载作用下拉压不同模量功能梯度梁进行了数值分析,并将有限元分析结果与本文的解析解进行比较,验证本文解析工作的有效性。④通过改变材料的功能梯度指数,着重分析了受拉区材料和受压区材料均趋向于刚性或柔性两种情形下梁的变形状态;讨论了材料模量在受压区大于受拉区和受拉区大于受压区两种情形下梁的应力和位移的变化。结果表明:材料拉压不同效应的引入,会较大地改变结构的力学响应。本文创新性地将材料的拉压不同特性融入到功能梯度结构的计算分析中,考虑材料的拉压不同特性有助于挖掘材料的力学潜能,对智能材料与结构的精细分析和设计具有一定的理论参考意义。