石墨烯是目前材料科学和凝聚态物理研究领域的热点和前沿问题。晶界结构及其变形行为对石墨烯的宏观力学性能具有重要影响,阐明晶界结构在石墨烯变形过程中的演变规律及其作用机制对理解石墨烯的变形行为具有重要意义。当前针对石墨烯力学行为的研究大多集中在低温或中温,但此时石墨烯的脆性严重制约了其作为高强度材料的工程应用。高温下石墨烯材料可能具有位错运动所主导的塑性变形能力,但由于位错动力学过程涉及扩散时间尺度,这给石墨烯等二维晶体材料变形行为及机制的研究带来了极大挑战。本文通过建立可精确描述石墨烯多晶结构应力响应的晶体相场模型及其动力学弛豫算法,系统研究了不同温度条件下石墨烯的晶界结构、断裂模式、高温塑性变形行为及脆-韧转变机制等,为深刻理解石墨烯类二维材料的高温力学响应行为奠定了基础。论文的主要研究内容和主要结论如下:（1）构建了可描述石墨烯二维结构的晶体相场模型,并通过类比分析,实现了模型的参数化处理。通过对石墨烯单晶纳米带的剪切变形模拟发现,S-PFC模型不能够准确描述剪切时的弹性力学响应过程,而M-PFC模型有两种力学响应特征:0＜β＜1时的弹性响应过程,此时可描述弹性系统的剪切变形过程;β＞1时的过阻尼动力学,此时可描述粘弹性系统的剪切变形过程。基于M-PFC模型模拟发现单晶剪切弹性变形过程存在纯剪切变形、弯曲变形及混合变形三种模式。（2）建立了可有效描述石墨烯结构拉伸力学响应的动力学弛豫C-PFC算法。该算法基于S-PFC模型,通过在动力学弛豫过程中添加约束条件使得原子位移分布符合线弹性理论,从而确保体系可经历全局快速力学弛豫过程而到达局域平衡态,进而实现力学弛豫与断裂过程的有效模拟。定量比较了S-PFC、M-PFC模型及C-PFC算法在模拟不同特征尺寸和不同加载应变速率下石墨烯单晶纳米带变形时的弹性响应过程,发现即使是较大尺寸或高应变速率的拉伸试样,C-PFC算法仍可描述快速力学弛豫过程,且模拟结果符合线弹性理论。（3）发现对称倾侧石墨烯晶界由同类（相同Burgers矢量,sym-AC晶界）或异类（Burgers矢量夹角为60°,sym-ZZ晶界）5|7位错按照相同占比周期性交替排列构成,而非对称倾侧石墨烯晶界（asym-AC和asym-ZZ晶界）由两类位错按照不同的占比排列构成。晶界应变轮廓曲线的振荡幅值随着晶界角的增加而减小,而曲线的波峰\波谷位置在一定范围内具有周期性,证实非对称倾侧晶界位错的排列具有一定的周期性。（4）阐明了对称和非对称倾侧石墨烯双晶拉伸断裂模式。沿晶界拉伸变形时,双晶在变形后期呈穿晶断裂模式,主要表现为晶界5|7位错处有C-C断裂、纳米微裂纹形核及裂纹向晶内扩展的过程;而垂直晶界拉伸变形时,双晶呈沿晶断裂模式,表现为纳米微裂纹在晶界5|7位错处形核并连通。对小角度之字型取向倾侧晶界,双晶断裂模式表现为纳米微裂纹在晶界缺陷处形核后并没有立即扩展,而是在协同晶界位错做短暂攀/滑移运动后,裂纹才进行扩展。（5）揭示了对称和非对称倾侧石墨烯晶界高温塑性变形机理。对称和非对称倾侧晶界在高温变形时均具有明显的“塑性不稳定”现象,表现为在应力-应变及平均应变-应变曲线上存在锯齿状波动。对称倾侧双晶体系的有规则锯齿流变现象是由位错的间歇性运动（位错钉扎与脱钉过程）所主导,而非对称倾侧双晶体系的无规则锯齿流变现象则由晶界处具有特殊Burgers矢量的位错连续运动所主导。（6）确定了对称和非对称倾侧石墨烯双晶体系的脆-韧转变温度及其内在机理。当加载温度低于3384K时,晶界屈服的瞬间裂纹迅速形核并扩展,双晶呈现脆性断裂特征;当加载温度高于4047K时,双晶体系进入晶界位错运动控制的塑性变形模式。脆-韧转变临界温度与晶界类型、加载速率及加载方式等因素有关,但均集中在3384K～4047K区间内。脆-韧转变过程实质上是晶界位错运动抑制晶界纳米微裂纹形核和扩展的过程。