核能作为一种可靠,环境上可持续且具有高成本效益的清洁能源备受瞩目。当前,对反应堆安全性的研究已成为了核能发展的第一要素。对事故容错燃料系统的研究开发便是一个提高商用核反应堆安全性的重大方向。当前,对事故容错燃料系统的探究主要集中在燃料芯块、燃料包壳两个部分。在事故容错燃料芯块方面,铀硅系列化合物由于其高热导率已成为了重要的候选者。特别地,U₃Si₂作为研究堆中最为常见的一种铀硅化合物,其存在的主要问题在于力学性能差、抗氧化性能差、辐照稳定性差。而对U₃Si₂进行合金化便是一种可行的解决方案。由此,在本论文中选择了U-Mo-Si三元体系中的一种U₂Mo₃Si₄化合物对其进行了系统的理论研究,以探讨在U₃Si₂中添加金属元素以提高其力学性能的可能性,并同时探究U₂Mo₃Si₄的其他物理性质。在事故容错燃料包壳方面,Fe-Cr-Al合金包壳因其具有的各项优良性能备受关注。对FeCrAl合金力学性能的研究对其应用具有重要意义。进一步地,对FeCrAl合金基体材料α-Fe变形机制的研究对于FeCrAl合金力学性能的预测有着重要价值。因此,在本论文中选择了三维离散位错动力学的方法对α-Fe单晶及双晶进行了模拟研究。并同时探究了α-Fe在动态载荷条件下的应变速率敏感系数与晶粒尺寸的关系,基于位错的结构演化分析了其内在机制。主要的研究成果及结论如下:1.使用DFT+U的方法得到了U₂Mo₃Si₄的基态结构;对电子结构的分析表明U₂Mo₃Si₄是一种金属,U-Mo,U-Si,Mo-Si间的键合作用主要是金属键、离子键、共价键;力学性质的计算表明U₂Mo₃Si₄是机械稳定的,是一种韧性材料,证明了通过在铀硅化合物中添加第三元金属成分以提高其力学性能的可能性;声子谱的计算表明U₂Mo₃Si₄是动态稳定的,同时计算了U₂Mo₃Si₄的四种热力学参数;对空位的缺陷形成能的计算表明,Si空位最容易产生且所有空位的出现都会引起晶胞产生体积收缩。2.搭建了简易的晶界模型,使用三维离散位错动力学的方法对α-Fe单晶及双晶进行了单轴拉伸变形模拟,发现α-Fe单晶、双晶的屈服强度随应变速率的增加而提高,表明α-Fe在微观变形时对应变速率敏感;发现晶界的存在对位错运动起到了阻碍作用,提高了材料的强度。3.应变速率敏感系数的拟合结果表明,α-Fe在动态载荷条件下的应变速率敏感系数随着晶粒尺寸的减小而降低,通过对其位错结构演化信息的分析表明:当尺寸减小时,位错的演化机制从森林硬化变为位错饥饿,这被认为是降低应变速率敏感系数的主导作用。具体而言,由于较小尺寸样品中的位错缺乏,位错源的激活可能更加困难。此外,螺位错演变的结果与报道的文献呈现出一致的趋势。然而,这种轻微下降的趋势似乎不是影响α-Fe的应变速率敏感系数的主要因素。