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光学元件的激光诱导损伤是限制高功率固体激光装置发展的关键因素之一。熔石英是惯性约束聚变驱动器紫外光学元件的首选材料,纳秒激光辐照下的熔石英不论损伤与否都会伴随着与温度、压强相关的热力学效应,造成材料结构和性质的不可逆变化。熔石英的热力学改性关系到对损伤点的结构和激光损伤机制的认识以及损伤修复工艺和元件寿命预测技术的发展,因而具有重要的研究意义。本论文基于强激光与熔石英材料相互作用的物理机制,采用分子动力学方法,研究激光辐照条件下熔石英的微观结构和热学、力学性质的演化。主要的研究内容和结果如下:对比了三种分子力场(BKS、Teter和ReaxFF)对理想熔石英材料结构和性质的表征能力,分析了模拟参数对熔石英弹性模量和热导率计算结果的影响。计算结果表明,虽然三种力场都能够准确地模拟熔石英的静态结构,但都无法完整描述熔石英的振动态密度。与Teter势和ReaxFF势相比,BKS势对熔石英常温弹性模量的计算值最准确。采用ReaxFF计算的熔石英热导率最接近实验值,而BKS势和Teter势估算的热导率偏大。利用Teter力场研究了熔石英因压强变化引起的塑性压缩效应,计算了熔石英激光损伤致密层的结构和性质。结果表明随着压强增大,熔石英经历从弹性形变到塑性形变的演化过程,材料最大压缩比为120%。塑性压缩后,熔石英的键长不变,Si-O-Si键角减小,三、四元环和八～十二元环含量增大。高密度熔石英的弹性模量增大,但热导率减小,原子振动谱变窄。在能量表象下,塑性形变虽然不改变熔石英Si、O原子的平均原子势能,但使其势能分布更为离散。利用BKS力场研究了熔石英因温度变化引起的快淬效应,计算了熔石英在损伤和损伤修复结束后熔融区域的结构和性质。结果表明从高于转化点的温度快淬后,熔石英密度增大,配位缺陷含量增大,Si-O-Si键角减小,体系内生成二元环和十二元环。随着假想温度升高,快淬材料的中程有序性减弱,但原子振动态密度无明显变化。与常速退火相比,快淬的熔石英热导率变化不大,但弹性模量更大。在能量表象下,熔石英快淬对Si、O原子势能分布影响不大。利用ReaxFF力场研究了熔石英的低通量紫外辐照效应,在碰撞模型的简化下成功模拟了熔石英多光子吸收导致Si-O键的断裂过程。结果表明熔石英配位缺陷随激发次数增多,缺陷原子和正常配位原子的平均势能和振动态密度明显不同。非桥氧原子的形成导致体系内出现较短的Si-O键,五配位的Si原子伴随生成少量二元环结构。辐照后熔石英的弹性模量增大。由于缺陷散射,辐照后熔石英的热导率减小。