纳米科技已经成为新时代科技发展的重要组成部分,作为纳米材料代表的石墨烯以及六方氮化硼（Hexagonal boron nitride,h-BN）,两者独特的结构使得它们在光学、电学以及热学等领域拥有良好的应用前景。材料的断裂性能是影响其应用的一个重要因素,然而现有的制备技术使得石墨烯以及h-BN存在各种各样影响它们断裂性能的缺陷以及晶界。本文采用“杆-簧”模型理论、分子动力学模拟以及有限元分析的方法,研究了h-BN以及多晶石墨烯的断裂行为,讨论了原子级缺陷以及晶界在二者断裂时的作用,分析了裂纹与缺陷的相互作用对二者断裂行为的影响。本文主要研究内容如下:（1）利用分子动力学模拟以及理论分析对h-BN的断裂行为进行了研究。基于h-BN原子间Tersoff势函数,本文建立了手性依赖的h-BN“杆-簧”模型,得到了其在大变形下的非线性力学行为。结果表明h-BN断裂模式从扶手椅型（Armchair,手性角为0°）到锯齿型（Zigzag,手性角为30°）由韧性断裂转变为脆性断裂。通过分析拉伸过程中键长键角变化情况发现:键角变化所起作用超过键长变化会导致韧性断裂,而键长起主导作用时则为脆性断裂。探讨不同手性氮化硼非线性力学行为,获得两种断裂模式的分界点大约为手性角15°。相同条件下,石墨烯在拉伸过程中键长变化起支配作用,而氮化硼除了键长变化的影响之外,键角的变化对整个过程也有着至关重要的作用。最后,与分子动力学模拟结果对比显示本文的理论结果是可靠的。（2）采用分子动力学模拟和有限元分析方法,研究了含有不同裂纹尖端形状的氮化硼的断裂行为以及纳米尺度裂纹与缺陷的相互作用。分子动力学和有限元结果表明,不同裂纹尖端形状的氮化硼断裂强度不同,两个尖端（t=2）显著高于一个尖端（t=1）,其中ZZ方向裂纹的差异比AC方向更明显,这主要是由于ZZ方向上裂纹尖端附近的键角变化更大。结合裂纹尖端形状的研究,模拟了缺陷与主裂纹之间的相互作用,结果表明h-BN的断裂强度取决于裂纹尖端形状、偏转角、缺陷-裂纹尖端间距和手性角。将现有的MD模拟和有限元分析结果进行对比,结果表明本文的计算结果是合理的。（3）建立了单晶界及双晶界石墨烯,利用分子动力学模拟和有限元分析研究了多晶石墨烯断裂行为,包括多晶石墨烯裂纹扩展在晶界处的偏转以及点缺陷的数量和方向对裂纹扩展路径的影响。结果发现:首先,当加载方向垂直于石墨烯晶界时的断裂强度会明显低于加载方向平行于晶界时的强度;其次,在多晶石墨烯的晶界处,裂纹扩展路径会发生偏转,且偏转角度与晶界两侧石墨烯晶粒的取向角有关,通过这种现象可以实现人为的设计晶界,从而达到控制裂纹扩展的目的;最后,多晶石墨烯的缺陷组中缺陷的数量以及与裂纹扩展路径的夹角大小同样会影响裂纹的扩展,当夹角较小时,可以使得裂纹沿缺陷组的方向扩展,且扩展距离的长短可以通过缺陷的数量来控制。本研究基于多尺度方法不仅突出了键角变化在h-BN断裂过程中的作用,为提高其断裂强度提供了方向,同时对于利用晶界和缺陷调控裂纹路径具有重要意义。