将新材料、新工艺和材料科学试验、分析和表征与力学分析、数值模拟有机结合，对应用于梯度温度场热保护领域的大体积功能梯度材料（FGM）进行跨学科的综合研究，是该研究领域的热点课题。基于以上思路，本项目对应用独具特色的高效能超音速等离子喷涂，制备成分、结构连续分布的大体积FGM试件进行理论分析和实验研究：①建立FGM的力学分析模型和系统；②采用半解析的线法和任意线法进行数值模拟；③给出对不同形式材料函数的常规响应特征及断裂失效机理和准则;④通过对试件组成、结构的分析和性能试验，结合理论分析对大体积FGM进行综合优化，制备出适用于高温、高速和陡降热梯度环境的高性能、高可靠性的大体积FGM模型试件。研究结果将为具有我国特色的超音速等离子喷涂制备大体积FGM技术及其开发应用于航天火箭热保护领域，提供配套的模型和技术基础。成果综合研究水平在国内将处于领先地位，在国际上也可步入该研究领域前沿。