核能作为一种高效、清洁能源与其它能源相比具有许多独特优势，因此世界各国都在高度关注核电的发展与应用。核反应堆工作时，燃料棒内的温度最高，导致燃料棒内结构产生应力与应变，变形或应力过大均可能导致燃料棒结构发生破坏。铅冷快堆采用液态金属铅铋合金作为冷却剂，因铅基合金材料的熔点低、沸点高、热稳定性好，反应堆可以在低压下运行，降低了不可控化学反应发生的可能性，安全系数大为提高。铅铋合金冷却剂的出色多功能特性也使得核电装置小型化、微型化成为可能，因而近年来备受关注。本文采用有限元方法模拟了铅冷快堆核燃料棒内的温度分布、应力与应变，分析了铅冷快堆燃料芯块的破坏机理，为铅冷快堆核燃料棒的结构优化设计提供了初步理论基础。　　本文首先建立了简化的核燃料棒模型，设计了核燃料棒热力耦合迭代计算过程，采用二维轴对称分析方法研究了核燃料棒的温度分布、应力和变形，揭示了几何参数对核燃料棒中的温度、应力和变形的影响规律。发现轴向分成多块的燃料芯块的最大径向变形大于不分块的整根燃料芯块的最大径向变形，且随着分块数的增大，燃料芯块的最大径向变形几乎趋于稳定；包壳管厚度的改变对包壳管本身的应力影响明显，但是对于燃料芯块应力与应变的影响较小；气体间隙的变化对燃料芯块的温度场和变形影响较大。　　利用传热学理论求解了燃料芯块上的温度场，利用弹性力学理论求解出燃料芯块上的温度应力，发现在一定的热源作用下，燃料芯块会发生径向开裂，这与工程实际中发现燃料芯块表面具有大量龟裂裂纹的现象一致。论文最后一章利用二维燃料芯块模型对表面开裂情况进行模拟，提出了释放开裂面边界条件的方法，对于燃料芯块的破坏行为进行了模拟，估算了不同产热功率大小下燃料芯块的径向开裂块数。发现随着产热功率的提高，燃料芯块的径向开裂块数随之增加，与工程实际观察吻合良好。