基于分子动力学模拟及分析方法,对单晶铁的动态相变和单晶铝的动态破坏行为分别进行了模拟研究,其中铁和铝的原子间相互作用均采用嵌入原子法进行描述。研究内容主要包括：(1)成功模拟了单晶铁在一维应变条件下从bcc至hcp的结构相变。模拟结果显示该相变过程的微观滑移机制为相邻两层(110)或(110)晶面沿[110]或[110]晶向的相对滑移。发现hcp相生长过程可分为均匀形核、柱状生长、颗粒联接与吞并,片状分层等四个阶段。弹性常数C31和C32在相变前被逐渐硬化,C33则在相变前发生软化；样品完全相变后,上述各弹性常数随体积压缩而迅速硬化。混合相中,hcp相势能比bcc相高且最大剪应力方向与bcc相反向；剪应力随hcp相的质量分数呈线性减小。(2)研究了单晶铁中冲击相变的微观过程和动力学性质。获得了冲击雨贡纽关系和波系的传播规律；得到了压力-密度图上双波结构和混合相的分布区间。通过控制活塞加载速度模拟了单晶铁的准等熵压缩过程,分析了相变金属铁从弹性压缩、晶格软化、相变、超应力松弛和高压相弹性压缩等各阶段的原子滑移规律和应力变化特征。(3)研究了[001]晶向应变加卸载过程单晶铁中逆相变过程,分析了相变的可逆性及微结构演化特征。微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变均为放热过程。相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{101}晶面的片状分层结构,而卸载逆相变则一开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应。(4)研究了含孔洞单晶铁中相变由非均匀形核至均匀形核的转变过程。结果表明非均匀形核的相变时间随着冲击压力增加指数衰减；给出了相变过程的微观力学途径,揭示了混合相中力学量分布特征。模拟分析了单晶铁中相变的晶向依赖性特征。发现相变压力阈值对晶向并不十分敏感,但沿[011]晶向加载混合相的压力区间远小于其他晶向；沿[001]晶向的相变温升明显低于其他晶向。研究还发现沿[001]晶向相变主要是bcc至hcp转变,而沿其他晶向加载则出现由bcc至hcp和fcc结构两种相变过程。(5)研究了冲击诱导金属铝表面沟槽产生微射流的微观过程和动力学性质。获得了较宽冲击压力范围内,微射流的形态及其质量分布变化。分析了样品近表面非晶态转变和卸载熔化过程,获得了卸载熔化对微射流质量及其分布的影响规律。研究发现：样品熔化之前,微射流质量与波后粒子速度呈线性增加关系；卸载熔化出现后,微射流质量开始迅速增加；当卸载熔化速度足够快时,微射流质量与波后粒子速度再次表现出线性增加关系。微射流头部速度则始终与波后粒子速度保持线性关系。(6)研究了三角波加载下金属铝动态破坏的微观过程和动力学性质。给出了样品中微结构演化过程,解读了熔化前后物质破坏模式差异。讨论了破碎区内物质形态和密度分布的变化,给出了熔化前后破坏深度的变化规律。基于压力和温度等力学量波形,给出了高应变率下材料内部动态拉伸强度随温度的变化规律。最后,讨论了声学近似计算出的材料强度与内部应力直接统计结果的主要差异。(7)研究了初始孔洞和氦泡对单晶铝动态破坏过程的影响。结合压力和温度波形,分析了样品内部的微结构演化过程。获得了含孔洞和氦泡样品的初始层裂过程,发现源于孔洞或氦泡的非晶态区域的产生。孔洞均匀形核的生长会受到初始孔洞或氦泡生长的抑制,但在较高碰撞速度下,观察到较宽范围的非晶态区域,此时孔洞的均匀形核占据主导地位,所有样品具有相同层裂强度。