本论文以功能梯度材料(FGM)壳为研究对象,基于有限元离散分层思想建立壳结构动力学模型,研究热环境下FGM的物理特性,探讨热环境对FGM壳动力学特性的影响以及和含裂纹FGM壳在热冲击下的裂纹扩展及损伤疲劳寿命估算。首先,分析FGM在不同温度场影响下的物理特性变化规律,探讨物理特性变化使FGM壳初始刚度矩阵线性变化而引起的振动特性改变;然后,研究了热环境下均匀、线性高温引起的FGM壳非线性变形,及其内外的温度梯度产生的热应力,分析了热应力、热变形引起的FGM壳刚度变化和几何参数变化;综合考虑初始刚度矩阵、初始位移矩阵和热应力矩阵,结合几何边界条件和物理特性参数探讨了热力耦合下的FGM壳的振动特性;最后,基于XFEM理论,对含裂纹FGM壳在热冲击下情况下的裂纹扩展及损伤疲劳进行研究,在给定裂纹位置和裂纹尺寸时,利用均匀温度场下得到的材料物理特性和最大热应力,及其第一阶热力耦合固有频率加载的交变载荷简化热冲击,仿真裂纹扩展过程,利用不考虑加载史的寿命估算方法初步估算FGM壳热损伤疲劳寿命。通过数值计算,得出了不同体积分数指数FGM物理特性在均匀温度场和线性温度场下的变化规律;研究了不同温度场下材料物理特性对FGM圆柱壳振动特性的影响规律,综合考虑了均匀温度场下热应力,热力耦合对FGM壳的影响规律和线性温度场下热应力,热力耦合对FGM壳的影响规律。结果表明,热环境下FGM的物理特性发生了一系列的变化,物理特性的变化尤其是弹性模量的改变对FGM壳的振动特性具有明显的影响。热力耦合下FGM壳的模态频率比单纯考虑材料物理特性影响下模态频率大;而且温度越高两条曲线之间的间隔越大。均匀温度环境产生的热应力对结构的固有频率起主导作用。