固体材料断裂的宏细微观理论在固体力学、固体物理和材料科学研究中均占有十分重要的地位，对于研究材料的强韧化机理、疲劳和断裂破坏行为具有非常重要的理论意义和科学价值。宏观和细微观相结合是研究材料破坏的重要途径。　　 以往塑性断裂研究中忽略了裂纹尖端钝化所发射的位错，如铁电材料和TRIP钢的研究大多关注于畴变和相变增韧机理，且忽略了位错塑性。然而，实际复合材料在生产和使用过程中产生的位错、微裂纹和夹杂等缺陷却是决定材料性能的关键，尤其是位错发射更被看作材料韧-脆转化的关键。本文将位错理论引入金属、薄膜、智能陶瓷等非均质材料中，针对材料的强韧化机理及断裂本质进行多尺度系列理论研究。运用弹性复势技术发展了几类求解复杂多连通域及复杂形貌裂纹模型的新方法，获得了系列问题的封闭形式解答，在宏观尺度上对断裂机理进行了理论分析；将连续体力学应用到微观尺度，运用失配位错形核原理研究了纳米夹杂/薄膜的强韧化位错机理，运用位错相容原理研究了非均质材料的粘弹塑性断裂机理；综合考虑宏观荷载、细观畴变和相变及微观位错，在多尺度上运用铁电畴变和马氏体相变原理研究了外荷载下，铁电陶瓷畴变导致的位错发射与断裂的竞争及干涉机理和与TRIP钢中马氏体相变增韧的位错机理。主要研究成果如下：　　 非均质材料典型宏观裂纹力热效应。包括含应变加强层唇形裂纹反平面断裂机理；热偶极子与圆形夹杂界面裂纹干涉效应。导出了应力场、位移场、温度场及应力强度因子的解析表达式，讨论荷载、界面缺陷几何形状、材料匹配和夹杂形状对应力强度因子的影响规律。研究发现，裂纹短长半轴之比增大可以削弱裂纹尖端的应力集中；界面周围粘结的刚度更高或更低的材料可以集中或削弱界面应力；热偶极子臂的增长可以增强裂纹尖端的热应力集中。　　 位错(向错)与宏观典型缺陷的干涉效应。包括运动螺型位错与正交各向异性双材料界面裂纹的干涉效应；刃型位错与唇裂纹干涉效应；向错偶极子与圆形夹杂界面裂纹干涉效应；螺位错与垂直界面裂纹的干涉效应。导出了位错干涉应力场、应力强度因子和位错力的解析表达式，分析了位错运动速度、裂纹几何形状和材料匹配对位错屏蔽效应及位错力的影响规律。研究发现，位错远离裂纹尖端会降低其对裂尖的屏蔽效应，同时其最小应变能密度因子也会降低；裂纹短长半轴之比增大可以削弱裂纹尖端的应力集中；向错偶极子臂增长可以增强裂纹尖端的屏蔽和反屏蔽效应。　　 纳米尺度夹杂/薄膜与基体界面附近失配位错的形核机理。包括圆形纳米夹杂与粘弹性基体界面附近失配螺型位错形核；纳米薄膜与孔洞界面附近失配刃型位错形核。导出了失配位错形核的平衡位置及位错形核时夹杂、薄膜临界尺寸。研究发现，失配位错并不一定形核于界面上，当夹杂或薄膜小于临界尺寸时基体或薄膜中无位错形核，结构的强度得到大幅提升。　　 粘弹塑性断裂位错相容原理。包括双材料边缘界面钝裂纹粘弹性断裂螺型位错相容原理；钝裂纹粘弹塑性断裂刃型位错相容原理。导出了裂纹尖端应力强度因子、裂纹张开位移、位错数量、塑性区尺寸等物理量的解析表达式。分析了界面或材料的粘性对断裂特性及位错数量的影响规律。研究发现，裂纹尖端螺型位错屏蔽效应随界面松弛而逐渐减弱；裂纹尖端刃型位错屏蔽效应随时间推移而逐渐减小；刃型位错数量随位错区的增加先增大后减小，随裂纹短半轴与长半轴之比增大而减小，且随时间的推移而增大并趋于常数。　　 铁电材料裂纹尖端位错发射与裂纹扩展的竞争与干涉机理。导出了铁电畴变边界方程、畴变应力强度因子、位错形核临界应用电场、位错发射数量、裂纹扩展的临界应用电场等物理量的解析表达式。分析了位错对裂纹尖端的屏蔽效应。研究发现，铁电材料中负电场作用下裂纹尖端畴变可诱导位错形核并发射并驱动裂纹扩展，位错发射与裂纹扩展之间不但有竞争也有干涉，发射出的位错对裂纹尖端有强烈屏蔽效应，能够增强材料断裂韧度。　　 高强度钢中裂纹尖端附近马氏体相变增韧的位错机理。导出了马氏体相变边界方程、相变应力强度因子、马氏体相变吸收能量、位错形核临界应用应力强度因子、位错发射数量、裂纹扩展的临界应用应力强度因子等物理量的解析表达式。分析了马氏体相交中切变对裂纹的增韧效应，发现高强度钢中马氏体相变中切变吸收能量是其阻碍裂纹扩展的主要原因，马氏体相变增韧可由位错形核与发射模拟。