传统的连续介质力学是建立在场连续假设基础上的，认为无论连续介质的微元多么小，物质总是连续的，并在场连续假设基础上推导出了材料的本构关系。不可否认，传统的连续介质力学理论在解决实际工程问题上发挥了巨大的作用。但是，每一种理论在发挥自己的长处同时还存在自身的局限性，连续介质力学也不例外。材料在破坏过程中，将从一般意义下的连续介质变为非连续介质，这将违反了传统连续介质力学的基本假设，从而，在原连续场假设基础上得出的本构关系将失去意义，所以应用传统连续介质力学方法很难再现材料破坏的全过程。另外，物质是由原子或分子构成的，在微观尺度上，物质表现为离散特性；而在宏观尺度上物质表现为连续特性。物质在不同的尺度上，所表现出来的力学性质也不同。而传统的连续介质力学由于场连续假设并不能反映出材料的多尺度力学效应。 鉴于传统连续介质力学的这两点局限性，本文在现有研究的成果基础上提出了虚拟多维内连结键模型(VirtualMulti-dimensionInternalBond，VMIB)。VMIB的基本观点认为：固体材料是由无数的离散的带有质量的微粒组成。微粒与微粒之间由一组切向键和法向键连结，它们分别约束着微粒点对之间的相对转动位移和径向位移。通过Cauchy-Born规则，将每个微粒的位置与变形梯度建立了联系，然后根据超弹理论，直接由微观粒之间的作用势推导出了材料的宏观本构关系。宏观本构关系包含了法向键和切向键的刚度系数，并通过本构关系建立了宏观材料常数(杨氏模量和泊松比)与微观连结键(法向键和切向键)刚度系数之间的关系。它是连接材料宏观力学性质与材料微观结构属性的一个桥梁。 各向同性线弹性材料有两个规定性，即：杨氏模量和泊松比，它们可以看作是描述线弹性材料宏观力学属性的两个维度，这两个维度是充分和必要的。材料力学属性在宏观上有两个维度，那么在微观上也应该由两个微观维度来描述。VMIB模型的法向键和切向键刚度系数可以看作是线弹性材料两个微观力学属性维度，并且理论证明两个微观材料维度与两个宏观材料维度之间存在着一一对应关系。 材料宏观非线性行为可以看作是微观虚拟键分布密度或者刚度演化的结果。根据VMIB模型，从不同的角度分析了材料的拉伸破坏机理。从连结键密度演化的角度，认为材料在拉伸过程中刚度的弱化是连结键密度随着局部变形的增加而衰减的结果，在该过程中，键的刚度保持不变。对于那些有明显线弹性变形阶段的材料，可以认为连结键密度在线弹性变形阶段不发生演化；而对于那些没有明显线弹性阶段变形阶段的材料，认为材料在一开始变形时，连结键密度就开始演化。针对这两种材料，本文提出了相应的连结键密度演化方程。通过调节连结键密度演化方程的参数，VMIB模型能够再现不同材料的全过程拉伸破坏曲线。从连结键刚度演化角度，认为材料在拉伸过程中刚度的弱化是连结键刚度随变形而演化的结果，在这个过程中，键的密度保持不变，并提出了相应的连结键刚度演化方程。同样可以通过调节演化方程的参数，VMIB模型能够再现不同材料的全过程拉伸破坏曲线。 材料的压缩破坏机理较拉伸破坏复杂的多。一种情况是，材料的压缩破坏主要表现为剪切破坏，另一种情况是，材料的压缩破坏主要表现为屈服破坏，但更为一般的情况是两种破坏模式兼而有之。从VMIB模型的观点分析，材料的剪切破坏是法向键的转角导致自身和切向键分布密度衰减的结果；而屈服破坏则是法向键的压缩导致自身分布密度衰减的结果。根据对材料压缩破坏的微观机制分析，提出了相应的连结键密度演化方程，并将其应用到一般脆性材料的单轴数值模拟。结果表明，VMIB模型能够再现不同脆性材料的单轴全过程压缩曲线。 多裂纹体材料在宏观上一般表现为各向异性。根据VMIB模型的微观组构，连结键在各方向的相对分布密度决定着材料在宏观上是否表现为各向异性。本文通过损伤张量将裂纹的分布特征与连结键的分布密度建立了联系，并导出了多裂纹体材料的本构方程。将数值结果与试验结果相对比，可以得出VMIB能够再现多裂纹体的各向异性的力学特性。 对于纤维增强复合材料，由于纤维材料与基质材料的组构不同(前者为离散的，后者为连续的)，所以在传统的连续介质力学框架内，很难将二者的力学贡献统一起来。由于VMIB模型本身就是一种离散模型，所以很容易将二者的力学作用结合到一起，建立统一的本构方程。本文应用VMIB模型，还对纤维增强复合材料进行了基本的理论建模研究和相应数值模拟，并分析了影响纤维材料增强效应的几个因素。 此外，由于VMIB模型不同与一般的连续介质模型，本文还对VMIB模型的有限元实现的基本原理、方法和步骤做了进一步的分析和介绍。 VMIB模型的主要特点是能够将材料的损伤断裂准则、演化方程直接包含到了本构方程中，这在模拟材料的破坏过程中，无需额外的破坏准则和损伤演化方程，这为有限元的数值模拟带来了很大的方便，提高了计算效率。