金属材料由于具有高强度、硬度及良好的塑性等优良机械性能,广泛应用于武器装备、航空航天和交通运输等领域,是许多工业产品无可替代的组成部分。随着科技的发展,金属材料的服役环境更加恶劣,常常面临高温、高压和高冲击载荷等多种极端条件,如航空发动机的涡轮叶片在高温高压环境下工作时还经常承受冲击载荷作用,坦克装甲在受到攻击时会同时经受高温和高压作用。金属材料的失效破坏通常在这些环境下出现,并伴随着巨额的经济损失。金属材料在高温高压环境下的失效破坏必然与其性能有着密切关系,因此有必要对高温高压环境下金属材料的性能进行研究,对其性能的变化规律进行描述,这就需要用到状态方程。状态方程通常用于描述物质在极端条件下的状态,在这些条件下,物质的性质会发生变化。Grüneisen状态方程作为应用最为广泛的一种状态方程,可以与有限元软件结合,对物质在极端条件下的失效破环行为进行预测,因此研究如何进行Grüneisen状态方程的参数识别具有十分重要的工程意义和经济意义。而每种金属材料的Grüneisen状态方程参数是不同的,传统的Grüneisen状态方程参数识别方法需要在极端条件下进行多次实验,并配合理论计算,这样的参数识别方法费时费力;而近些年来兴起的数值模拟方法（包括分子动力学MD和第一性原理）与实验结合后不但省时省力,而且可以准确地得到Grüneisen状态方程参数。但目前只有一些成分、结构较为简单的金属材料能够使用数值模拟与实验结合的方法对其Grüneisen状态方程参数进行识别;而对于成分、结构较为复杂的多元合金来说,由于缺乏相应的多元素势函数,数值模拟法很难对其Grüneisen状态方程参数进行识别。多元合金因其性能优异,往往应用范围比二元、三元合金更加广泛,因此,研究如何基于MD和第一性原理进行多元合金材料Grüneisen状态方程的参数识别具有十分重要的工程意义和经济意义。本文为了探究使用数值模拟进行多元合金Grüneisen状态方程参数识别的方法,以GH4169合金为研究对象,采用MD和第一性原理方法研究了合金材料Grüneisen状态方程参数的识别方法,并对获得的参数进行了验证。主要研究内容:1对Grüneisen状态方程的基本理论进行了研究,并基于Ji等和Millett等的研究提出了一种基于分子动力学和第一性原理方法的多元合金Grüneisen状态方程参数计算方法,为后续计算提供了理论依据。以GH4169高温合金为例进行了计算,使用分子动力学方法进行微观尺度下GH4169中各组分在高压条件下受冲击的数值模拟,提取us-up曲线,计算得到参数C、S1、S2和S3;利用第一性原理,计算GH4169中各组分的Grüneisen系数γ,最终得到GH4169的Grüneisen系数γ。另外计算了Hugoniot曲线及其内能、0K等温线及其内能,并与已有文献的结果进行对比,初步证明了该多元合金Grüneisen状态方程参数计算方法的准确性。2为证明本文提出的多元合金Grüneisen状态方程参数计算方法的准确性与必要性,基于分子动力学对GH4169近似替代模型的Grüneisen状态方程参数进行了计算。近似替代模型以Ni为基体,以Ni3Al为强化相。为避免取向差影响计算结果的准确性,通过研究取向差对替代模型力学性能及变形机理的影响,确定了五个影响模型性能的取向差。为消除取向差的影响,将所有模型的参数的平均值作为该替代模型的Grüneisen状态方程参数,另外计算了Hugoniot曲线及其内能、0K等温线及其内能,并与前文工作及已有文献的结果进行了对比。结果表明近似替代模型无法替代GH4169合金进行Grüneisen状态方程参数识别。同时该结果也从另一个方面证明了本文提出的多元合金Grüneisen状态方程参数计算方法的重要性与必要性。3为了验证本文提出的多元合金Grüneisen状态方程参数计算方法的准确性,对GH4169高温合金进行了平板撞击实验,使用DISAR测得靶片的自由面粒子速度。将本文计算所得的参数输入AUTODYN,模拟平板撞击实验,提取自由面粒子速度并与实际实验结果进行对比。实验与模拟结果符合较好,表明本文计算得到的GH4169合金Grüneisen状态方程参数是正确的。