近年来,由于天然气的高需求导致油气管道建设备受关注,而管道会经过一些环境恶劣、地质复杂的路线,这就要求管道具有能适应恶劣环境、抵抗突发情况的优良性能。本文以X80无缝管线钢作为研究对象,着重考察其抗拉强度、止裂韧性、约束水平及夹杂物与孔洞对钢材整体抗断裂能力的影响。因此,本文的主要研究内容有:介绍了断裂力学的相关理论,包括评价裂纹尖端应力场强度的应力强度因子K和J积分,评价试样约束水平的五个约束参数Q、A2、TZ、h和AP,介绍了基于断裂力学理论发展的一种可以用来模拟静态裂纹、动态裂纹扩展及复合材料失效等强非线性问题的粘聚力模型。并且,给出了X80无缝管线钢一系列试验过程和结果,包括室温单轴拉伸试验、扫描电镜观察试验及EDS能谱仪检测试验。利用数值方法模拟了三点弯曲试样（SENB）、紧凑拉伸试样（CT）及单边缺口拉伸试样（SENT）三类试样在不同条件下的应力分布和断裂情况,得到材料的断裂韧性值,使用五个约束参数（Q、A2、TZ、h和AP）量化试样类型、相对裂纹长度及厚度对X80无缝管线钢试样产生的平面内外约束水平的影响。使用代表性体积单元（RVE）方法获得X80无缝管线钢试样的夹杂物分布情况,采用粘聚力理论的数值模型,模拟了包含四种夹杂物的含量、三种夹杂物的形状及三种夹杂物的粒径的X80无缝管线钢试样,结合真实位移—损伤耗散能量曲线,分析其内部的裂纹萌生和扩展具体情况。总结了夹杂物含量、形状、粒径及夹杂物与孔洞相互作用对X80无缝管线钢试样的影响规律,发现在模型中的夹杂物和孔洞这两个因素只有一个比较强烈时,模型的抗断裂能力没有特别大的削弱,当模型中含有大量夹杂物和孔洞时,夹杂物和孔洞相互作用,极大地削弱整体的抗断裂能力。通过模拟含夹杂物和孔洞缺陷的X80无缝管线钢试样,总结试样在受到两端位移加载时模型中的夹杂物与孔洞相互作用时的规律,在原位拉伸试验中使用SEM捕捉到裂纹的动态变化,通过试验验验证数值模拟的结果。