随着经济的快速发展,人类对能源的需求日益增加。相比于其他能源,核能被认为是本世纪最具竞争力的能源,同时也是解决目前能源问题最佳的途径之一。随着聚变物理实验的进一步研究发现,氘氚聚变反应后会释放大量的高能射线,使得激光惯性约束聚变装置中光学元件所处的运行环境由单一的激光辐照而转变成激光与其他各类辐照相互作用,导致原始阈值非常高的元件在实际的运行环境中,出现表面膜层大面积脱落等问题。且较差的抗冲击性和脆性断裂等问题阻碍了其作为结构材料的使用,目前针对熔石英研究损伤主要集中在元件,材料自身缺陷或环境污染诱导的激光损伤行为上,因此研究其断裂行为和抗辐照性能是非常有必要的。本文利用分子动力学方法模拟了非晶态SiO2的单轴拉伸载荷响应和级联碰撞过程。首先讨论了不同应变速率对非晶SiO2的断裂强度和失效应变的影响。研究发现随着应变速率的增加,应力-应变响应增强,试样中出现了明显的从脆断到韧断的转变趋势。在较低的应变速率下,应变局部化对应于应力集中现象,导致试样快速断裂。在较高的应变速率下,应变会均匀地引入,降低了局部损伤。且高应变率下,较大的键拉伸和键角打开有利于维持基体结构,提供额外的能量耗散,促进延伸率的增加。α-方石英已被证明是室温下最稳定的晶体SiO2构型,完全由六元环构成。从力学角度来看,同一应变下六元环比例越大,说明要使试样破裂,必须施加更大的应力值,因此高的应变速率下断裂强度越大。此外,还研究了单次和累计通量辐照环境下非晶态二氧化硅缺陷的产生和结构的演变,以及对其力学性能的影响。用不同配位结构表征非晶二氧化硅辐照前后结构的变化,发现虽然在热峰阶段有很多的离位原子产生,但并没有引入新的缺陷结构,辐照前后原子的结构排布在平均统计上差异较小,辐照前后应力-应变曲线对比也印证了这一现象。当材料处于连续照射时,在累积通量下辐照过程中,PKA能量为0.5 ke V时,所有类型团簇在9次反冲之后趋于稳定的趋势;PKA能量为5 ke V时,团簇在15次之后趋于稳定的趋势,说明此时缺陷均已达到饱和。从单次级联和多次级联辐照前后结构演化,结构排布和应力-应变曲线可以看出,非晶材料在辐照后诱导的无序结构会被原本的无序结构体系所淹没。也可以说相比于传统的材料,非晶材料的自我恢复能力更强,抗辐照性能更好。这结果有望为研究激光和多重瞬发辐照共同作用对元件性能退化的影响提供依据。