透明陶瓷在防弹窗口、导弹整流罩、手机防摔屏等应用中具有越来越重要的实用价值,其抵抗冲击损伤的微细观机理是需要研究的基础科学问题。陶瓷这类典型的脆性材料在冲击波压缩下会表现出独特的损伤和失效现象,但对实验测量结果的分析和反演通常不易直接揭示材料内部细观演化机制。本论文旨在通过对透明陶瓷的冲击波压缩破坏过程的模拟来揭示其冲击损伤的物理机理,为制备具有良好抗冲击能力的新型透明陶瓷提供物理认识。本论文选用能够有效描述脆性材料冲击大变形、大量裂纹扩展的“格点-弹簧模型”作为计算方法,构建了包含晶粒、晶界、不同晶向等细观微结构的冲击压缩破坏模型,其中采用“Vorinoi tessellations”技术划分晶界,并为不同的晶粒设置随机取向;采用Gusev提出的有限元-离散元定量参数映射方法计算模型的弹簧刚度系数;采用基于Griffith能量平衡原理的能量判据描述介质的断裂,并为晶粒内部和晶界设定不同的断裂强度。对细观演化的研究表明,在非均质透明陶瓷中传播的冲击波波阵面表现出不均匀性。在Hugoniot状态中,大部分晶粒已经进入到塑性变形阶段,但是也有少量的晶粒由于正好处于Hugoniot elastic limit(HEL)最高的晶向仍处于弹性变形阶段。裂纹由晶界处萌生,一种情况是沿着晶界扩展(沿晶断裂),另一种情况是进入相邻的晶粒(穿晶断裂),但扩展的方向发生了偏折,晶向会诱导裂纹扩展路径发生偏折。对宏观响应特性和细观损伤的研究表明,冲击压力低于HEL时,局部材料表现出沿晶断裂特征,不会显著影响材料的整体弹性响应,波剖面为弹性单波结构;冲击压力高于HEL时,样品出现大量的沿晶断裂和穿晶断裂裂纹,导致名义上的宏观塑性响应,波剖面展宽为弹性波-变形波双波结构。HEL随样品厚度的增加而降低,即弹性前驱波发生衰减,弹性前驱波幅值从Hugoniot终态衰减趋向于Hugoniot弹性极限值与传播距离之间满足指数函数关系。