不连续增强金属基复合材料具有金属基复合材料高比强度、比模量，良好的导热、导电性能，较低的热膨胀系数以及较好的耐磨性能等共同的性能特点，在高新技术产业和国防工业中具有广阔的应用前景。并且，与连续纤维增强金属基复合材料相比，该类复合材料具有制备工艺较简单、设备要求以及成本较低等优点，便于批量生产，成为金属基复合材料研制的一个主要方向。本论文以连续介质力学理论为基础，研究材料细观结构同材料宏观综合热弹性性能的联系，以及热/力共同作用下材料的力学行为，为新材料研制过程中综合性能的预报以及面向实际应用提供理论上的指导。采用能反映不连续增强金属基复合材料细观结构特点的单胞体元模型，将有限元方法作为基本的分析手段，在数值方法上实现了两种分析材料宏观综合性能的均匀化方法：直接均匀化方法和双尺度渐进展开均匀化方法。有限元单胞体元模型采用三维的六方柱体球形夹杂和六方柱体圆柱夹杂来模拟颗粒增强和短纤维增强两种情况，并对模型施加了周期边界条件，其中直接均匀化方法使用了均匀应力加载方式，而双尺度渐进展开均匀化方法则根据特征方程的有限元格式利用热应力方法来进行加载。根据ABAQUS分析结果的数据特点和高斯积分理论，编制Matlab程序实现了场变量在计算域内的体积积分。利用前面的两种均匀化理论分析了两种单胞模型，根据计算的结果，圆柱夹杂比球形夹杂的有效模量更大，热膨胀系数更小，增强效果更好，但是材料内部应力集中现象更严重。同时发现随增强相体积分数的增大，材料的有效模量逐渐增加，而热膨胀系数逐渐减小，另外随着基体弹性模量的增加，材料的有效模量增加，单胞体元的变形减小，表征材料内部细观场的最大应力和应变也逐渐减少。在热力耦合分析中，材料有效模量随温度升高而减小，材料细观结构中的表征位移和最大应变随温度升高而显著增大，而最大应力最先增大然后减小。分析发现增强体会阻碍材料整体的热膨胀行为，并且热膨胀行为会加剧材料内部的应力集中。最后，利用课题组制备的颗粒增强铝基复合材料，实验测定了相关的热弹性性能，实验值同数值结果具有相同的变化趋势，随增强相体积分数增大，材料弹性模量增大，热膨胀系数减小，结果的误差在可接受的范围内。