铁素体结构钢在低温、核辐射条件下服役时会表现出明显的韧-脆转变现象,会大大增加低应力脆断的风险。夏比冲击试验是一种用于确定材料的冲击性能和韧-脆转变温度的测试方法,具有简单高效、快速经济等优点。由于材料的冲击韧性具有明显的尺寸效应,小尺寸试样测试结果并不能直接转化为标准尺寸试样结果,使得小尺寸试样的应用受到限制。同时,材料的断裂韧性和冲击韧性均可表征其抵抗断裂的能力,研究二者之间的内在关联可以实现对材料断裂韧性的低成本预测。本文以Q690钢为研究对象,采用仿真和实验方法对冲击性能的尺寸效应和断裂行为进行了研究。论文的主要研究内容如下:（1）冲击韧性尺寸效应的实验研究。结果表明:在常温下试样的冲击韧性值随着试样尺寸减小而减小;而在低温下,试样的冲击韧性值随试样尺寸的减小而增加。韧-脆转变特征温度随着试样尺寸减小而降低,标准试样在低温环境下更易发生解理断裂。（2）建立Q690钢的动态弹塑性模型和韧-脆损伤失效模型。不同加载速率的拉伸试验表明,Q690钢的屈服强度和抗拉强度随着加载速率增加而增加,建立了考虑温度和应变速率影响的材料动态弹塑性模型;基于断口形貌特征,标定了 Q690钢的韧性断裂GTN损伤模型参数,并确定了 Q690钢的解理应力。（3）采用已建立的损伤失效模型对冲击试验进行仿真分析,获得了试样的应力场和塑性区演化规律,揭示了尺寸效应的发生机制;基于不同尺寸试样塑性区的演化规律,建立冲击韧性尺寸效应的修正模型,并利用实验数据验证了修正模型。（4）建立冲击吸收功和断裂韧性在韧-脆转变区的关联。基于材料的损伤失效模型,对紧凑拉伸试样进仿真分析,得到了不同温度下的断裂韧性。根据冲击试验获得了 Q690钢的主曲线参考温度,并计算出断裂韧性主曲线的分散带,验证了在韧-脆转变温度区间,断裂韧性仿真值符合主曲线的分布规律。建立了韧-脆转变区断裂韧性和冲击吸收功的关联,可以通过冲击吸收功对断裂韧性进行预测。