工程陶瓷以其优异的熔点、强度、硬度、耐磨性等优点在航空航天和机械制造领域具有广阔的应用前景,与此同时也将面临各种复杂的工况。但是在陶瓷材料制备及加工过程中会将不同形状和分布的随机结构微缺陷引入陶瓷材料内部,其中以裂隙缺陷和孔洞缺陷最为常见。微裂纹的萌生和扩展与材料内部的不均匀性有着密切的关联,而工程陶瓷这类硬脆性材料对于结构微缺陷的敏感度极为显著,将不可避免地导致试样强度试验中的实验散射以及实际工作情况下的不可靠性。本文使用离散元数值仿真方法来从微观角度(微米级)来构建含各种典型微缺陷形状(例如裂隙类,孔洞类等),以及不同缺陷分布位置的陶瓷材料试样模型;并通过离散元方法,进行受压、受弯以及受拉等条件下的力学行为研究,得到不同工况条件下宏观材料损伤(断裂、破碎)机理及力学响应。本文的主要研究内容如下:(1)利用数值分析法分析了受压下(以单轴压缩为例)含共线裂隙试样的基本解,介绍了受压下共线裂隙扩展的实验研究。基于离散元方法构建并校准SiC陶瓷离散元模型,仿真研究了单轴压缩下含预制共线裂隙试样的力学响应及损伤机理。绘制了共线裂隙周围应力场和位移场的演化过程,揭示了裂隙倾斜角及其内间距的变化对微裂纹萌生、扩展及汇合情况的影响规律和内在关联。(2)进行了含孔洞类缺陷的弯曲强度计算,优化了强度计算方程。进行了含划痕裂隙缺陷的SiC陶瓷的三点弯曲试验研究。构建含单裂隙缺陷和孔洞缺陷的SiC陶瓷三点弯曲模型,通过改变缺陷的参数仿真研究其对SiC陶瓷试样弯曲强度的影响规律。(3)基于离散元法构建了含缺口型缺陷的SiC陶瓷拉伸模型,模拟研究了不同深度下含不同形状缺口型缺陷的陶瓷材料的拉伸失效行为及力学性能变化。利用超椭圆方程和坐标旋转方程生成不同大小,数量的随机孔洞缺陷,使试样的孔隙率大小变化,并与相同孔隙率下含空位缺陷试样进行拉伸强度及应力应变曲线对比。最后还通过间接拉伸巴西劈裂法研究了含单裂隙试样的力学响应和损伤机理。