随着航天事业的发展,空间碎片日益增多,高速运动的碎片对航天活动造成了严重威胁。空间碎片的超高速碰撞产生熔化甚至气化现象,该过程难于被连续介质力学方法准确描述。本文采用跨尺度计算方法来模拟超高速碰撞过程,所取得的研究进展如下:给出了能量守恒方程和物态方程的材料点离散形式,将材料点法应用于宏观物体的超高速碰撞研究。本文修正了标准的有限元插值函数(其会在级进的背景网格点上产生伪内力),消除了初始构型级进背景网格节点上的伪内力。本文提出了一种新的跨尺度计算方法,该方法将分子动力学和材料点法通过握手区连接起来。动态和静态测试证明了该方法的无缝连接性。该方法具有广泛的适用性,可用于不同复杂程度的势:对势、三体势及多体势。利用本文提出的跨尺度计算方法,本文研究了粒子团簇的超高速碰撞问题。对铜粒子团簇超高速碰撞铜无限大基体,本文选用了一种更可靠的原子间作用势和一种更合理的判定乱序原子方法。模拟结果表明:晶体的结构在超高速碰撞过程中起着重要的作用,粒子团簇和基体粒子间的能量传递过程是各向异性的,乱序原子沿各向异性传播,其沿晶体滑移面的交线方向更容易扩展。对硅粒子团簇碰撞硅无限大基体,乱序原子也呈各向异性传播,但不如铜粒子碰撞的情况明显。本文还给出了裂纹对超高速碰撞现象的几种影响形式。