纳米晶体材料作为混凝土改性的重要材料之一,可以改善混凝土内部的微观结构,提高其力学性能。纳米晶体材料本身的高断裂韧性在于其不同于一般粗晶材料的特殊变形机制。纳米级非晶化是其中一种重要的特殊变形机制,对纳米晶体材料的强韧性有着非常重要的作用。纳米晶体材料在生产、制造等过程中会产生微裂纹等各种微观缺陷影响其力学性能。因此,重点研究纳米晶体材料中的纳米级非晶化与微裂纹以及裂纹尖端发射的位错之间的干涉规律,不仅有利于理解纳米级非晶化对裂纹尖端位错发射引起的材料内部微结构的变化及其与材料宏观的断裂韧性的内在联系,而且还可以为纳米晶体材料的内部结构的设计和预防损伤断裂提出科学依据。本文紧密结合参与项目课题开展研究,以纳米晶体材料作为研究对象,展开对纳米晶体材料中的纳米级非晶化与典型形状裂纹及其尖端位错发射干涉进行理论建模,采用弹性力学复势解法对所建模型进行理论分析和求解。较为系统的探讨了纳米晶体材料中的纳米级非晶化与裂纹尖端位错相互干涉作用对材料断裂韧性的影响规律。主要研究成果如下:首先,建立了理论模型来描述纳米级非晶化对半椭圆表面裂纹的影响。算例分析表明,纳米级非晶化对与位错发射相应的临界应力强度因子（Stress Intensity Factor,SIF）的影响取决于位错发射角度、纳米级非晶的位置和尺寸、曲率半径和表面裂纹长度。随着半椭圆表面裂纹尖端曲率半径、裂纹长度的增大,临界SIF随之变大。当纳米级非晶化尺寸比较小时,对临界SIF却影响很大。且存在一个临界裂纹尺寸,向错强度的增大对裂纹尖端位错发射影响不明显。其次,建立了一个理论模型来描述纳米级非晶化对界面共线直线裂纹的影响。算例分析表明,纳米晶体双材料中纳米级非晶化对界面共线直线裂纹尖端位错发射相应的临界应力强度因子（SIF）的影响取决于位错发射角度、纳米级非晶的位置和尺寸、界面共线裂纹长度和纳米晶体双材料中相对剪切模量。随着相对剪切模量和刃型位错发射角的增加,临界SIF先减小后增加。当纳米级非晶化尺寸较大时,对位错的临界SIF影响很大。纳米晶体双材料中纳米级非晶化对界面共线直线裂纹的影响与纳米级非晶化和相对剪切模量有关,存在一个临界相对剪切模量,向错强度的增加对位错发射的影响很小。因此,正确的选取上下平面的材料,通过减小临界应力强度因子,从而促使界面裂纹的位错容易发射,提高纳晶双材料的断裂韧性。最后,建立了一个理论模型来描述纳米级非晶化对分叉裂纹尖端位错发射的影响。算例分析得到,主裂纹与分叉裂纹的夹角越大的话,位错从分叉裂纹尖端发射将变得困难,且临界位错发射角度与主裂纹和分叉裂纹的夹角的大小无关。较短的分叉裂纹更容易通过其尖端的位错发射而导致钝化。