汽车在碰撞、冲击等机械载荷作用下,机械零件可能会发生变形、损伤以及断裂,从而引发安全事故。因此,了解材料在外力作用下的力学响应特性和变形破坏规律,对汽车零部件的安全防护具有重要意义。近场动力学适用于描述微观介质的损伤及宏观裂纹的形成等问题,该理论有两个版本,分别是“键基(bond-based)”近场动力学理论和“态基(state-based)”近场动力学理论,由于态基模型的计算过程比键基模型更加复杂,所以键基模型在实际应用中更广泛。但是现有的键基模型在进行裂纹扩展分析时难以兼顾数值计算精度和速度以及网格离散策略的问题。因此,本文的研究工作围绕解决键基模型的计算精度和计算效率以及网格适用性等问题所展开。首先,为解决传统模型在模拟变形和裂纹扩展等问题上对材料参数及特性无法真实描述的问题,引入了基于Timoshenko梁理论的梁型近场动力学键基模型。之后,为解决该模型数值定量计算精度不高、收敛稳定性较差等问题,提出一种虚拟节点积分算法,同时为了削弱表面效应的影响,引入能反映物质点间键的刚度随物质点间距变化的影响函数,通过比较分析在不同网格类型下的应变能密度的收敛性和计算精度的结果,建立了改进的梁型近场动力学键基模型。其次,为验证改进的梁型近场动力学键基模型的有效性,分别研究了网格属性为正方形、三角形以及四边形与三角形混合网格的单轴拉伸、横向剪切。通过比较不同网格尺寸下的节点位移的平均相对误差值和收敛性,说明运用改进的梁型近场动力学键基模型在处理不同网格类型问题时具有良好的网格适用性以及数值计算精度和速度。最后,基于改进的梁型近场动力学键基模型,运用考虑物质点旋转的键损伤准则对含预置裂纹不同材料模型进行裂纹扩展模拟。分别模拟了几个代表性的裂纹问题:一是模拟预置裂纹矩形板在不同网格离散类型的单轴拉伸,分析了不同网格类型下裂纹扩展路径以及裂纹尖端的传播速度,与试验结果吻合良好;二是采用混合网格模拟具有偏心圆孔的预置裂纹矩形板的单轴拉伸,随着预裂纹与孔洞之间距离的减小,裂纹的扩展路径离孔的距离越近;三是根据Kalthoff-Winkler试验模型,进行冲击载荷下的裂纹板的脆性断裂的模拟,得到的裂纹扩展路径与试验结果吻合较好。