高熵合金以优异的强韧性、耐磨性、耐腐蚀性、抗辐射性等性能成为目前研究最为广泛的金属材料,在未来的工业应用中也将占有重要地位,其独特的合金设计理念使其具有晶格畸变严重、晶体缺陷扩散缓慢、化学短程有序等独特的结构特征。这些特征从材料学角度为解释合金优异性能提供了思路,但新的微观机制出现势必会导致传统材料模型和数值计算方法难以应用于高熵合金的工程模拟,亟需针对高熵合金服役工况（高应变率,高、低温加载,剪切失效等）开发能够将微观机制信息和宏观力学响应相结合的多尺度计算模型。晶体塑性有限元理论是基于晶体学物理特性,用宏观连续介质力学方法描述材料微观塑性变形过程的力学方法,是研究合金优异力学性能与微结构演化规律的合适工具。本文以具有强烈应变率敏感性且在高应变率下产生较多纳米孪晶的面心立方Co Cr Fe Ni高熵合金为研究对象。通过对合金在准静态和动态剪切加载下的力学响应和变形机制等信息的分析研究,验证了纳米孪晶形成机理以及孪生、位错之间的相互作用关系,基于位错增殖湮灭平衡方法构建了包含位错滑移和形变孪晶耦合作用的多尺度晶体塑性模型。通过开发ABAQUS用户材料子程序,采用宏微观对应的T-CPFEM和RVECPFEM模型构建方法,系统地模拟分析了Co Cr Fe Ni高熵合金在准静态和动态剪切加载过程中的力学性能、织构特征、孪生演化和绝热温升等信息。具体研究内容如下:通过设计剪切试样尺寸,采用分离式霍普金森拉杆作为剪切试验工具,测试了Co Cr Fe Ni高熵合金在准静态和动态剪切下的室温力学性能和微结构演化信息,研究结果表明该合金在剪切作用下呈现出与拉、压加载方式相似的应变率敏感性,且在动态加载过程中具有较高的加工硬化能力,产生这种现象的原因是与热激活相关的短程壁垒以及纳米孪晶的共同作用。另外,通过比较动态试样中较高的几何必须位错密度和较小的晶粒宽长比发现合金突破了强韧相互制约难题,为极端工况的应用奠定了基础。基于应变率敏感的固溶体强度描述方法,林位错密度演化规律以及孪生、位错之间的交互作用关系,以位错密度和孪晶体积分数作为状态更新变量,在泰勒多晶均匀化假设的前提下提出了能够模拟广泛应变率范围内高熵合金力学响应的现象学晶体塑性有限元模型。以Co Cr Fe Ni高熵合金准静态和动态拉伸试验为对比,通过单个实体单元模型验证分析了位错、孪生对于宏观力学响应的影响比重以及织构演化特征,孪晶体积分数更新规律等信息。最终使用多单元有限元模型进行了多种应变率下的单轴拉伸模拟,证明了稳定高效的现象学晶体塑形模型能够作为模拟Co Cr Fe Ni高熵合金宏观力学响应和微观机制演化的计算方法。基于位错的Frank-Read源和交滑移增殖机理,考虑位错湮灭与回复过程以及动位错与不动位错之间的相互转化关系,系统推导了适用于高应变率、变温度的位错动态增殖湮灭以及回复参数,构建了能够描述高熵合金长程障碍阻力的位错强化模型。基于化学短程有序对于位错运动的阻力作用,采用Labusch模型建立了应变率敏感的合金热激活短程壁垒阻力模型。基于实验确定的高熵合金纳米孪晶形成机制,着重构建了以交滑移结合三层层错从晶界处发射生成孪晶的孪晶成核以及增厚模型,并基于能量平衡方程验证了该模型的合理性,同时考虑冲击过程对于孪生的影响,首次构建了能够描述高熵合金纳米孪晶生成过程的流动模型。使用位错与已有孪晶对新孪晶成核的阻碍作用表示孪晶形成阻力。利用耦合滑移、孪生和晶粒尺寸大小的平均自由程方法描述位错与孪晶之间的相互作用关系,使用主导孪晶旋转模型描述孪生所导致的取向改变,重点考虑弹性刚度矩阵随孪晶生成的改变本质和绝热温升对于位错开动和孪晶形成的影响,使用有限元方法和泰勒均质化假设构建了多尺度热激活晶体塑形有限元模型。为达成宏观与微观的尺度匹配,使用与实验晶粒尺寸以及位错密度分布相对应的代表性体积单元以及晶内晶界建模方法,并借助ABAQUS模拟分析了Co Cr Fe Ni高熵合金在准静态和动态剪切加载下的力学性能和变形机制演化规律。通过详细比对有限元计算结果与实验数据验证了热激活晶体塑性本构模型的可靠性与稳定性。在相同等效塑性应变下,应变率的改变对于位错的增殖没有显著影响,但对于孪生过程有促进作用,即高应变率下屈服强度和初始流动应力的增加来自于原始固溶体的应变率敏感性,而高应变率下较高的加工硬化则主要归因于孪晶的产生。特别地,高应变率加载会导致明显的绝热温升,使得材料在变形过程中发生‘软化’现象,起到平衡合金加工硬化率的作用。综上所述,本研究所开发的热激活晶体塑性有限元模型可以为极端环境服役的高熵合金性能分析和工程实际模拟提供指导借鉴。