本研究分别在细观尺度和微观尺度上,基于位错理论和分子动力学模拟理论,应用位错动力学模拟和分子动力学模拟方法,对金属的应变率效应机理进行了深入研究。金属应变率效应通常是指其力学性能(流动应力和破坏强度等)随应变(或应力)率的提高而增加。金属的应变率敏感性是应变率效应的特征现象。尽管对金属应变率效应进行了许多研究探索,到目前为止,金属应变率效应及其应变率敏感性的物理本质还没有确定,尚需要进一步研究。本研究首先运行位错动力学模拟程序对金属铝的应变率效应进行了模拟计算,通过对模拟结果的深入分析,揭示出被激活位错源数目随着应变率提高而增加的细观现象。基于这一发现并结合位错理论分析,提出了建立应变率与应力联系的新途径,即通过位错源长度来建立流动应力与应变率之间的关系。基于对上述现象的解释分析,提出Orowan关系在应变率效应中所起的重要作用—建立了宏观塑性应变率与细观位错运动性质的联系;提出位错速度对应力的依赖关系是描述位错运动中的动力学关系,提出此动力学关系决定了应变率效应中流变应力的变化。依据Orowan关系和位错运动的动力学关系对应变率效应的细观机理进行了定性解释。依据对应变率效应的解释,对与应变率效应有关的多种试验现象做出了新的分析解释。对材料应变率敏感性随温度变化的现象进行了分析,所得结论与现有试验结果相符;对晶体材料在恒应变率加载下的应力应变曲线进行了分析,明确提出了应力应变曲线中受应变率直接影响部分—过渡段的概念;结合位错运动分析,对恒应变率加载下晶体材料的应力应变曲线进行了解释,深化了对应变率效应的认识;提出了应变率效应与应变硬化效应可分别研究的观点,完善了对应变率效应细观机理的认识。依据位错运动的Orowan关系和研究位错速度对应力依赖关系的分子动力学方法,提出了研究金属原子性质与其应变率敏感性关系的分析方法;然后开展分子动力学模拟来研究位错速度对应力的依赖关系,依据数值模拟结果分析原子性质(原子势,原子量)对金属应变率敏感性的影响。用中等规模的二维分子动力学模型数值模拟分析了FCC金属中位错速度对应力的依赖关系。对模拟结果的分析表明:FCC金属中位错速度对应力依赖关系及其应变率敏感性主要取决于金属的原子量(原子惯性),而不是其原子势。基于上述分子动力学模型,数值模拟了5种FCC金属(铅、银、铜、镍和铝)中位错速度对应力依赖关系。在初始位错分布相同假设下,分析得出这5种FCC金属的应变率敏感性排序与对部分FCC金属应变率敏感性排序的经验性认识相符。