金属材料在最终断裂前，其内部会形成一些诸如微孔洞、微裂纹等的细微观层面上的损伤。韧性金属材料的断裂首先由于第二相粒子自身的碎裂，或者第二相粒子和材料基质界面的分离会使得孔洞形核。然后，随着载荷的增加，孔洞体积和形状逐渐扩张。当孔洞周围的塑性变形增加到一定程度时，孔洞之间会形成局部剪切带，进而导致孔洞逐渐聚合，贯通，最后形成宏观裂纹。GTN模型基于这样一种孔洞的演化机制，采用孔洞体积分数的几个参数定量地描述了孔洞随着加载的体积变化直到形成宏观裂纹。影响韧性金属材料断裂的两大主要原因分别是塑性应变和应力三轴度。VGM和SMCS模型把孔洞的扩张聚合作为影响孔洞演化过程的最为主要的步骤，它们分别综合考虑了塑性应变和应力三轴度的影响，可以作为评判材料断裂失效的准则。　　本文将这三种基于细微观机制的断裂模型用于带有缺口的圆棒试件的单向拉伸试验的模拟和梁柱的全焊节点、栓焊节点的断裂行为的预测。通过模拟两种缺口尺寸的圆棒试件的单向拉伸试验，并结合已有试验分析了GTN模型中各个参数对最终断裂结果的影响，标定出了Q345钢材对于GTN模型的材料参数。结果发现该模型中的形核孔洞体积分数会影响材料的承载力，导致承载力下降，临界孔洞体积分数和断裂失效孔洞体积分数会影响材料的断裂点，临界孔洞体积分数越大，断裂点会相对靠后，断裂失效孔洞体积分数越大，材料失效后承载力下降的越慢。对于梁柱的全焊节点和栓焊节点，应用VGM和SMCS两种断裂模型模拟节点在没有宏观初始裂纹下受到单调荷载作用时的断裂行为。预测了两种节点类型的断裂位置和断裂区的发展，结果表明在梁下翼缘的焊缝两端会出现断裂，断裂区沿着焊缝的长度方向发展。观察断裂指标沿焊缝长度方向的分布，发现焊缝两端的断裂指标明显高于中间区域，下翼缘焊缝的断裂指标的大小要大于上翼缘焊缝。对比了两种节点类型的最先失效单元和梁的上翼缘焊缝端部单元的应变、应力三轴度、断裂指标随着加载的变化。结果表明，全焊节点中两种单元的等效塑性应变随位移增长的曲线相一致，上翼缘焊缝端部单元的应力三轴度增长相对最先失效单元较慢，这两种单元的 VGM和SMCS模型的断裂指标呈指数增长，最先失效单元的两种断裂指标的增长速度快于上翼缘焊缝端部单元。栓焊节点中，最先失效单元的等效塑性应变、应力三轴度的增长均快于另一单元，两种断裂指标随等效塑性应变的变化规律与全焊节点的结果相似。