本文研究了两类材料体系：碳酸钙粒子/高密度聚乙烯二元复合材料；聚烯烃弹性体(Polyolefin Elastomer，缩写为POE)/碳酸钙粒子/高密度聚乙烯三元复合材料。其中碳酸钙粒子分别有未处理和经过表面处理两类。通过对POE的接枝改性及碳酸钙的表面处理，得到了以碳酸钙粒子为核、POE为壳的“核-壳”结构分散相，基体材料是高密度聚乙烯。本论文从实验和理论两个方面，重点对材料的动态力学性能、体积变形和本构关系开展了比较系统的研究，分析了粒子尺寸和含量、弹性体含量，以及粒子表面处理等因素对材料力学性能的影响。 在实验研究方面，首先采用DMA测量技术研究了材料的粘弹性行为。研究发现，碳酸钙粒子极大地提高了复合材料的储能模量，而POE的作用正好相反。POE的玻璃化转变温度成为影响三元复合材料动态力学性能的重要因素之一。其次采用VidéoT：FaCtion°实验技术研究了材料的单向拉伸性能。对于二元复合材料，碳酸钙粒子的加入提高了材料的模量，但引起了较大的孔洞损伤，从而导致屈服强度降低和体积应变增大；而在三元复合材料中，尽管POEg的引入在一定程度上导致了模量损失，但是大大降低了材料的体积应变，这主要归功于形成的“壳一核”结构中POEg壳可以经受很大的变形而不产生体积增大。研究还发现，粒子的表面处理虽然提高了材料的屈服强度，但是对其他性能几乎没有影响。进一步利用X-Ray技术测量了材料的体积应变，所获结果与VidéoTraction。实验技术的测量结果很好地吻合。最后，利用扫描电子显微镜对试样破坏的断口进行了分析，证实了粒子界面开裂是导致体积变形的主要原因。而POEg的加入延缓了界面的开裂，从而降低了体积变形。 在理论研究方面，一方面模拟了基体材料的拉伸应力一应变曲线，另一方面建立了考虑微损伤演化的二元复合材料的宏观本构关系，并分析了粒子体积分数、粒径分布和界面粘结强度对非线性材料有效行为的影响。考虑微损伤演化是研究材料破坏机理的基本问题之一。本文采用材料塑性变形中的Ramberg-Osgood模型，提出了新的应变势能函数。采用增量法，引入线性比较固体，使用细观力学的基本方法研究了刚性粒子填充高聚物二元复合材料非线性本构关系。为了描述微损伤演化，引入了界面脱粘的能量准则并使用了遵循Weibull分布函数的界面脱粘概率。研究结果表明在粒子含量较低的情况下，理论结果与实验结果吻合得非常好。这项工作对考虑损伤演化的非线性复合材料的力学行为的预测提供了有益的帮助。