金属材料因为其优良的性能被广泛用于工程结构,在服役环境下,由于材料与环境之间的相互作用,通常会发生化学或电化学反应,在材料表面形成腐蚀损伤。含腐蚀损伤结构在外界载荷作用下,容易在腐蚀损伤处形成应力集中,并有微裂纹产生。微裂纹之间相互影响相互贯通形成宏观裂纹,宏观裂纹的进一步扩展将引起结构破坏造成严重的安全事故。在金属结构的这一破坏过程中,微裂纹之间的相互影响通常受材料微结构控制,裂纹和裂纹顶端塑性变形被局限在几个晶粒内。由于晶界两侧晶粒在取向、成分构成及晶格常数不同,晶界会有效阻止塑性滑移,在晶界处产生严重的应力集中,因此,材料内部的微观结构因素和微观力学因素是晶内或晶间裂纹萌生及扩展的控制因素,在该阶段,由于裂纹的长度和材料的微观结构特征尺寸在同一量级上,无法应用传统连续介质力学方法对这一阶段的裂纹扩展行为进行分析。近场动力学方法是目前国际上刚兴起的基于非局部作用思想的理论,该方法可以避免基于连续性假设建模和求解空间微分方程的传统方法在面临不连续问题的奇异性,从而可以有效分析腐蚀损伤处微裂纹萌生及扩展过程,为含腐蚀损伤结构的破坏分析提供理论基础。本文围绕腐蚀损伤处裂纹萌生及扩展机理,采用近场动力学方法,结合Voronoi图定义生成多晶体组织结构图,建立了外界载荷作用下多晶材料内部裂纹萌生、扩展及结构破坏的损伤演化模型。对含腐蚀损伤结构在外界载荷作用下的破坏过程进行研究,论文完成如下主要工作:1.依据近场动力学方法求解过程,将实体模型离散为一系列物质点,结合Voronoi方法,通过求解Voronoi图中的特征点与物质点间的距离,确定每个物质点最近的特征点坐标位置,建立了多晶材料晶粒组织结构图,最后用近场动力学理论,求解得到了物质点间的变形、力密度等信息,对多晶材料的破坏过程进行研究,建立了多晶材料破坏的近场动力学模型。2.结合多晶材料破坏的近场动力学模型,研究了多晶材料取不同晶界强度系数和晶粒大小时的断裂性能。研究结果表明:当晶界强度系数β≥1时多晶材料通常发生穿晶破坏,β＜1时材料则容易发生晶间破坏;在多晶材料表现为穿晶破坏模式中,随着晶粒尺寸的减小,材料的抗断裂性能得到提升。3.结合多晶材料破坏的近场动力学模型,研究了含腐蚀坑多晶材料的断裂性能,探讨了腐蚀坑形貌、晶界分布对裂纹萌生及扩展的影响。其中:对单腐蚀坑损伤结构进行破坏分析发现,在腐蚀坑深度相同时,腐蚀坑开口半径越小,在腐蚀坑底部越容易萌生裂纹;对多腐蚀坑损伤结构进行破坏分析时发现,当腐蚀坑形貌尺寸相同时,裂纹会同时从腐蚀坑底部开始萌生,但由于晶界分布的随机性会影响不同裂纹的扩展速率;如果腐蚀坑的尺寸大小不同时,裂纹首先在尺寸较大腐蚀坑底部开始萌生并扩展,随着腐蚀坑尺寸比值的增大,出现了尺寸大的腐蚀坑对尺寸小腐蚀坑的屏蔽现象,在尺寸小的腐蚀坑不会出现裂纹萌生。