钢结构中构件或节点的开裂往往由钢材的延性断裂引起,且一旦破坏则与可能引起整个建筑结构的倒塌。因此,需研究钢材延性断裂的微观机理,并建立适用于实际工程的数值模拟方法。本文补充了已被广泛应用的空穴扩张模型和应力修正应变模型的不足,改进了适用于低应力三轴度状态的考虑剪切的断裂模型,同时提出了用于大网格有限元模型计算的连续损伤模型,提高了计算效率。本文主要研究内容如下:（1）基于金属材料内部微观孔洞在剪切应力作用下的力学行为,改进了适用于预测钢材剪切延性断裂的微观力学模型。设计了三种由G20Mn5QT铸钢材料制成的剪切型试件,并对其进行单调荷载试验,通过对其断裂表面的电镜扫描分析,发现了材料断裂时表面韧窝尺寸与Lode参数的线性关系,随后结合单孔模型的有限元分析,进一步总结出在剪切作用下孔洞坍塌应变与应力三轴度和Lode参数的关系。由剪切型试件的试验结果校准了改进的考虑剪切的断裂模型,并用其对剪切型试件的延性断裂进行预测,得到了很好的结果。（2）将改进的考虑剪切的断裂模型与应力修正应变模型结合,形成了G20Mn5QT铸钢材料的断裂曲面。对于G20Mn5QT铸钢材料,当应力三轴度小于0.371时应当采用考虑剪切的断裂模型进行材料的断裂预测;当应力三轴度大于0.371时,应当采用应力修正应变模型。（3）对不同尺寸网格模型的断裂过程进行分析,基于微观断裂机制提出了适用于2mm网格模型的连续损伤模型。使用8个Q345钢单边缺口板试件的单调拉伸试验的结果,对基于空穴扩张模型的连续损伤模型参数进行了校准,并用2mm网格有限元模型进行计算,将预测结果与使用空穴扩张模型0.3mm网格模型的预测结果进行对比,验证了所提出模型的准确性。（4）将基于空穴扩张模型的连续损伤模型写入ABAQUS的VUMAT用户子程序中,对7个梁柱焊接节点进行裂纹萌发时刻的预测及裂纹扩展的模拟,结果表明,在裂纹萌发时刻的预测上基于空穴扩张模型的连续损伤模型有良好的准确性,而对裂纹扩展的模拟要优于空穴扩张模型,且缩短了计算时间,更适用于实际工程中。