本文采用第一性原理密度泛函理论(DFT),研究了四种典型的体心立方(BCC)金属材料(W、Mo、Fe和Ta)在高压(0-100 GPa)、应力和高温(0-3000 K)作用下的力学性能。本文利用VASP软件计算晶体的静态性质(晶格常数、弹性常数和广义层错能),利用PHONOPY程序调用VASP软件包计算BCC金属材料的声子谱和高温特性。通过对计算结果的分析进而预测四种BCC金属材料在高温高压以及单轴应力作用下的力学稳定性和韧脆性。主要的研究结果如下:(1)采用第一性原理密度泛函理论研究了两种BCC金属W和Mo在0-100 GPa压强范围内的体积、弹性常数、弹性模量和声子色散曲线,并讨论了在高压下两种材料的力学结构稳定性以及高压对材料韧脆性以及剪切形变难易程度的影响。首先,通过计算两种材料在0-100 GPa压强下的弹性常数发现,不同压强下它们的弹性常数都满足材料力学稳定性的判定条件,而且在压强为100 GPa时两种材料的声子色散曲线均没有出现虚频,因此两种材料的晶体结构在0-100 GPa压强下都是力学稳定的。此外,通过研究不同压强下体模量与剪切模量的比值B/G发现,两种材料的韧性均随压强的增大而增强,并且Mo的韧性强于W。最后,通过计算两种材料的广义层错能、沿<111>密排方向的剪切模量G111以及材料各向异性比A发现,随压强增加,广义层错能(GSFE)和G111逐渐增大,A整体趋于1,这说明高压会使得<111>密排方向的剪切形变变得困难,而且同时也削弱了材料的各向异性。(2)基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了三种不同的BCC金属材料(Fe、Mo和W)在[110]和[1(?)1]方向上,拉伸和压缩应力对(110)[1(?)1]滑移系统广义层错能曲线(GSFE)的影响。首先,本文拟合三种材料的{110}广义层错能面,并得到BCC金属材料最容易发生滑移的系统为<111>{110}滑移系统,并选取该滑移系统进行下一步计算。其次,本文计算了三种材料在不同应力方向的拉伸弹性模量和压缩弹性模量发现,不同材料沿不同方向的弹性模量有明显的差异,这就表明这三种材料塑性变形能力各不相同。最后,本文研究了预加拉伸应力和压缩应力对三种BCC金属材料GSFE曲线的影响。其中,沿[110]方向,随着拉伸应力的增大,γus在逐渐减小,而在该方向施加压缩应力时,随着压缩应力的增大,γus在逐渐增加。与之相反,在[1(?)1]方向施加拉伸和压缩应力时,层错能却呈现出刚好相反的变化趋势。通过对滑移层间的原子键长分析得出,在应力作用下层错能发生明显变化的主要原因为应力改变了原子之间的平衡间距。应力对广义层错能的影响尤其是对不稳定层错能的影响与晶体结构的变形机制有着密切的联系。同时,预加应力下GSFE曲线的变化也表明,应力状态也是影响材料变形机理的一个重要因素。(3)除压强以外,温度是影响金属材料力学性能的另一重要因素。本文采用第一性原理密度泛函理论,计算两种BCC金属材料(Mo和Ta)在高温下(0-2000K)的力学稳定性和塑性变形能力。主要通过计算这两种金属的自由能、体积、弹性常数、弹性模量和各向异性比来表征材料力学性能在高温下的变化趋势。计算结果表明,高温下金属材料的弹性性质与高压下的弹性性质呈现相反的变化趋势,即随着温度的升高,金属材料的弹性常数呈缓慢减小的趋势,其中弹性常数C11变化最明显,弹性常数C44对温度的依赖性最小。其次,通过研究两种材料的广义层错能、沿<111>密排方向的剪切模量G111以及材料的各向异性比A发现,随着温度的升高,广义层错能、G111以及各向异性比A逐渐减小,这说明高温会使得<111>密排方向的剪切形变变得容易,且增强了材料的各向异性。