通过计算机模拟金属材料的性能在过去的几十年中取得了巨大的发展。伴随着计算材料方法在材料设计上应用的不断推广,人们已经建立起一系列的方法来模拟过渡族bcc金属及其合金的性能。通过计算机模拟不仅可以不断优化材料设计模型,而且通过虚拟实验,节约了实验材料,提高了材料的使用效率,为材料设计开辟了一条全新的道路。材料性能的计算机模拟方法繁多,最近三十年来,由于对金属及金属间化合物性能计算的方便性和与实验结果的一致性,嵌入原子方法(EAM)受到了人们广泛的关注。EAM发展过程中出现了四个模式：其一是Daw和Baskes的最初模式,其二是Johnson提出的分析型嵌入原子方法(AEAM),其三是Baskes提出的改进型嵌入原子方法(MEAM),其四是张邦维等人提出的改进分析型嵌入原子方法(MAEAM)。MAEAM便于计算合金性能,并且能解决Johnson理论中的Cauchy压PC=(C12-C44)/2的负值问题。为了提高计算的准确性,胡望宇和舒小林提出了涉及更远近邻原子的MAEAM方法。但该模型中存在一些要改善的地方,包括两体势函数的导数截尾特性、贵金属结构稳定性以及结构之间能量差的不符合问题等。由于原MAEAM方法的模型参数计算时没有考虑各种典型金属结构之间的能量差,因此一些bcc金属材料的结构能量差计算结果不符合实验结果。首先,本文对传统的涉及更远邻的MAEAM理论进行了修正。不仅采用了截尾处理函数和加强连接平滑条件,同时通过拟合各种典型金属结构之间的能量差、晶体的内聚能、单空位形成能、关于能量—晶格常数关系的Rose方程曲线、弹性常数以及晶体平衡条件,调整了多体势的模型常数。为了解决过渡族金属的各种结构之间能量差的计算值与实验结果和其它计算值的不符合问题,确定模型输入参数时考虑了各种结构金属之间的能量差。两体势截尾处理函数的采用导致了多余的两个模型参数,通过其中一个模型参数的调整,将模型多体势拟合结构能量差。其次,采用新的MAEAM多体势计算了七种bcc金属的结构稳定性、声子谱、态密度、晶格比热。计算结果与实验值及其他计算结果符合较好,尽管对个别金属的计算结果与实验值还存在一定差距,但整体上各种物理性能的计算结果都吻合于实验的变化规律,说明应用新势能函数的MAEAM理论模型,可以阐明这些金属的大部分性质。最后,研究了七种bcc金属的空位性能。在推导单空位和双空位性能计算公式时参考并改进了张邦维等人提出的计算方法；研究双空位迁移时,计算了迁移原子附近迁移能的分布从而确定了迁移鞍点。本文得出的单空位形成能和扩散能计算值与实验结果基本相符,优于其它模型的计算结果；双空位形成能、结合能、迁移能和扩散能的计算值与其他模型计算值符合。总的来说,通过计算bcc金属的结构稳定性、晶格动力学性能、晶格比热和空位性能,并与实验值和其他计算结果进行比较,说明了我们提出的涉及更远邻MAEAM多体势和计算方法的合理有效性。