侵彻是指弹片以及子弹等高速弹体撞击靶体后,钻入或穿透靶体的行为,在我国国防、民用基础设施防护中扮演着重要的角色。侵彻问题涉及复杂的力学行为,例如非线性波传播、结构大变形、损伤与失效、断裂破坏以及热软化等。作为一种无网格的数值模拟算法,物质点法在分析侵彻问题时有着天然的优势。物质点法采用离散的质点表征物体构型,因此在表征结构的断裂破坏方面有着天然的优势。物质点法每一步均在规则的背景网格节点上求解动量方程,不需要考虑网格畸变所带来的结果不收敛的问题,可以方便地求解侵彻问题的大变形过程。但是结构在受到冲击载荷作用时,非线性波会在结构内传播。这将导致传统物质点法的模拟结果不能准确表征应力场的间断特性以及尖锐的梯度特征,并在波阵面附近出现较为明显的数值振荡。此外,随着现有问题规模的不断增大,对效率的要求不断提高,发展高效且准确的物质点算法有着重要的意义。因此,本文针对高速侵彻问题进行了研究,主要工作如下:第一、开发了可用来分析侵彻问题的基于MPI的显式时间间断物质点并行算法,搭建了相应的并行程序计算框架ExTDMPM(ExplicitTime-discontinuousMaterialPointMethod)。此算法一方面将传统物质点法与时间间断思想有效地结合起来,可准确表征应力场的间断特性以及尖锐的梯度特征,并有效消除波阵面附近易出现的数值振荡。另一方面基于MPI实现了物质点法的核间通信,在保证结果正确性的基础上,ExTDMPM有效地提高了计算效率,具有良好的可扩展性,能够分析上千万的大规模算例。第二、分析了不同参数对时间间断格式和中心差分格式的影响。结果表明:(1)在一定范围内,随着时间步长的增大以及物质点规模增加,时间间断格式在消除数值振荡的作用更加明显;(2)时间间断格式的并行加速比以及效率要高于中心差分格式,并且多进程对于时间间断格式的提升作用要高于中心差分格式;(3)当计算规模达到千万级别时,程序仍能保持较好的稳定性,8进程运行时程序的效率能够达到70%。第三、成功模拟了弹丸侵彻问题,并分析了分区模式对于程序加速比的影响。首先Taylor杆碰撞算例表明ExTDMPM可以正确地模拟动力学问题;其次通过卵形弹丸侵彻靶板分析了分区模式对于ExTDMPM并行性能的影响,并与实验结果进行了对比;最后球形弹丸侵彻靶板表明ExTDMPM在高速侵彻问题模拟方面有着良好的表现。