界面在自然界与工业界广泛存在，小到晶体的孪晶界面，大到地球的地层结构，从生物中细胞膜界面，到工业上的复合材料。界面作为一类缺陷，它本身的力学性能将对整体结构的性能产生决定性作用。尤其是界面的弹塑性性能，将主导整体的材料强度和韧性。在原子层面上，界面上的位错运动是界面塑性的主要来源，这在金属多晶材料中的作用尤为重要。本文着重考虑孪晶界面上的位错，深入研究了位错运动的速度-应力关系与其超声速行为，这些结果有助于深入了解界面位错塑性的微观机理。

基于以上的考虑，本文的主要研究内容如下：

位错的运动是主导原子界面和晶体强度和韧性的主要因素，但是位错的运动规律仍需深入探索，特别是极端加载情况下完整的速度-应力依赖关系，以及超声速位错的存在性和理论解释。考虑到晶体中的位错主要有两种不同的基本结构：即刃位错与螺位错。首先，构建了孪晶界上的刃型分位错，并通过分子动力学模拟这种位错在不同应变率下、不同金属中等种种情况下的位错运动，得到了完整的位错速度-应力关系，从中发现，刃位错存在两个极限速度：一个亚音速极限和一个超音速极限。当应力足够大时，位错速度从亚音速极限到超音速极限发生速度突变。在理论上，通过简单的声子态密度和分布模型，建立了声子辅助位错滑移的模型。该模型完整地描述了位错速度与外加应力的函数相关性，也解释了两种速度极限的物理起源。

接下来，构建了孪晶界的螺位错模型，为了对比，考虑了三种不同结构的螺位错：孪晶界纯螺型位错、孪晶界混合型位错和完美晶体中的全位错。通过模拟其在外载作用下的运动，得到了三种螺位错的完整的速度-应力关系，证实了铜晶体中的螺型全位错和螺型孪晶界不全位错的超声速运动(超过三个各向异性剪切波速)，并且还发现它们都能稳定地以声速滑移。由于螺位错运动过程存在结构不稳定性，超声速螺位错还是首次被模拟发现。同时，理论和模拟表明，位错的运动还与非施密特应力(不贡献分解剪应力)有关，与传统施密特原理相悖。这些结果推翻了连续介质力学中对超声速位错的认知，确认了超声速螺位错的存在。为晶体材料的动态力学行为提供更好的理解。

最后，更一般性地考查粘接界面塑性对分层结构的影响时，采用了简单的双层梁和圆板模型，从中探究其内在的一般性规律，这些规律可以用来解释诸如晶界强化、细胞膜和复合材料中的力学性能。通过考虑双层梁/板的界面弹塑性和初始裂纹，在理论上和有限元模拟中探究了界面的弹塑性性能，比如界面的弹性刚度和塑性强度，如何影响整体结构的弯曲变形响应。总结了界面刚度对结构初始刚度的重要决定性作用，以及界面刚度与强度对塑性阶段结构弯曲刚度的退化作用。同时也考查了界面初始裂纹的位置和大小造成的弯曲刚度的衰减。该结果可用于了解界面分层结构显著的刚度差异，也可用于复合材料界面裂纹的无损检测。

总体而言，该工作从典型原子界面上的位错运动出发，研究了位错的运动性质和超声速行为，从微观上更好地理解了界面的位错塑性。进而更一般性研究了粘接界面塑性对整体分层结构力学性能的影响。为新型多界面材料的设计与力学性能测试提供了重要的指导作用。