金属中晶内、穿晶和沿晶微裂纹的萌生、扩张、连结是导致许多化工、电力、核能等工业中高温、高压构件失效的主要诱因,也是导致微电子器件中薄膜导线失效的关键因素之一。材料内微裂纹的演化规律是材料微结构演化研究中的热点之一,具有重要的理论意义和工程应用价值。微裂纹的演化不但与材料本身密切相关而且和许多外界环境相关,例如电场、磁场、应力场等。本文则主要研究了应力场作用下金属材料中微裂纹的演化规律。首先,基于弹性理论和能量原理,从能量的角度分析了外载荷作用下晶内微裂纹的演化规律,发展了二维晶内微裂纹演化失稳临界载荷的近似解析方法。然后,建立外载荷作用下微裂纹演化模型。在Suo等人发展的模拟微结构演化有限元方法基础上,编制了能模拟表面能和应变能诱发下的表面扩散引起的微结构演化程序。最后,数值模拟了材料内部晶内、穿晶和沿晶微裂纹在外载荷作用下的演化。较详细地分析了外载对三种典型微裂纹演化分叉的影响。对于晶内微裂纹将有限元计算结果和理论分析进行比较,得出和理论预测相符的结论。