冲击相变动力学特性是冲击波物理、冲击动力学和材料科学等多个学科领域共同关注的基础问题和研究前沿,其研究成果在国防工程中具有重要的应用价值。冲击相变动力学过程在微观上表现为新相的成核和生长,形成物理力学性质不同于母相的新相,该动力学过程在宏观上会强烈地改变材料中冲击波传播的动力学特性。因此,波剖面的测量及解读成为认识冲击相变动力学过程的重要手段之一,但目前普遍使用的宏观混合相模型和分子动力学模拟难于有效解读和分析实验波剖面所蕴含的丰富相变动力学微介观机制。因此,本文采用目前已在计算材料学中广泛应用(主要针对静态问题)的相场方法,基于新相成核与生长的思想,建立了描述冲击相变动力学的相场模型,通过理论和数值模拟研究了微观相边界传播及相互作用的基本规律,以及冲击相变波剖面演化与样品内部成核与生长过程之间的关联,这对于深入认识和揭示冲击相变的微介观物理机制、准确解读实验数据、设计精密物理实验具有重要意义。本文的主要结论和创新如下：1、基于相场模型扩散边界的思想,结合冲击动力学和热力学理论,导出了温度和压力随序参量和比容变化的相变本构方程,建立了适用于冲击相变问题的单相及多相相场模型,结合序参量的演化方程和流体力学方程组,初步建立了基于微观相边界描述、并可应用于冲击相变动力学研究的理论框架。2、建立了耦合求解相场动力学方程、相变本构方程和流体力学方程组的有限元数值计算方法,在二维动力有限元程序DYNA2D的基础上编制了可以描述动载条件下相边界传播及其与应力波相互作用的数值计算程序,按照验证与确认(V&V)思想,对程序的计算结果、计算精度进行了检验。3、通过理论和数值计算研究了(一维情况下)相边界传播及相互作用的基本规律。首先,基于数学分析和相场模型的数值求解,表明冲击相变动态问题中相边界的传播具有行波解特征,证实了固定加载条件下相边界速度极值的存在,并提出了求解方法；然后,在求解亚稳态成核的初值Riemann问题的基础上,讨论了基于尖锐界面近似的相边界传播的动力学关系,表明相边界速度与相变驱动力具有近似线形关系；最后,研究了应力波与相边界相互作用的基本规律,阐明了相边界传播的动力学关系在应力波与相边界的相互作用中具有的关键影响,提出了应力波与相边界迎面相碰时波反射性质发生翻转的临界相转变速率的概念,推导了对应的相转变速率参数。4、建立了基于新相成核与生长过程的研究冲击相变动力学特性的研究方法,并成功应用于典型实验(斜波和冲击加载实验)的数据解读和相变动力学特性分析。1)基于新相成核与生长过程的相场模拟,揭示了宏观实验波剖面典型特征与样品内部成核密度、分布及相边界传播的动力学关系等相变动力学特性之间的联系。2)通过对激光驱动斜波加载金属铋实验的相场模拟,表明本文的研究方法应用于高应变率问题(～107s-1)时具有独特的优势,可再现不同加载条件下的实验波剖面及其细节特征,并可获得成核密度及分布、界面成核的影响、速度时空分布的细观不均匀性等其它方法无法获得的相变动力学特征。3)通过实验波剖面的相场模拟并结合回收样品的显微分析,指出变形孪晶与马氏体相变之间的密切联系；4)通过逆相变过程相边界传播的分析,表明卸载过程中的逆相变必然导致波结构的分离,而不存在类似于加载过程中“过冲”现象的出现,因此逆相变将沿着卸载路径依次发生。