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宇宙高能质子的单粒子效应(SEE)研究、洁静核能系统(ADS)研究、加速器产氚计划(APT)、强脉冲离子束(IPIB)技术、质子断层扫描等领域都涉及质子辐射效应问题。质子辐射对不同的材料会导致不同的效应，开展质子辐射效应产生的机制研究，掌握其效应规律，对于电子学元器件的抗辐射加固指标提出，以及在其他研究中的方案设计等都有重要意义。本文主要研究了空间飞行器抗辐射加固研究中涉及的高能质子辐射效应问题和强流质子束辐照引起的热—力学效应问题。利用本文编制的程序，着重研究了高能质子的辐射屏蔽问题、单粒子效应中的单粒子翻转SEU、强流质子束辐照材料引起的热—力学效应等问题，从而为以后的相关研究提供了数值模拟手段。论文的主要进展有： 系统地总结分析了空间辐射环境的构成、特点及其可能产生的辐射效应。宇宙高能质子和铁离子的单粒子效应在航天任务设计中需要重点考虑，空间应用的电子学元器件，必须进行适当的抗辐射加固，在设计低轨道卫星轨道时必须设法避开南大西洋异常区(SAA)，航天任务设计中还需要掌握太阳质子事件总体上11年为周期的特性。 从微观机制出发，系统地对质子辐射与材料的相互作用基本物理过程进行了描述，入射质子与靶材料的作用主要为核散射和电子作用，在高能质子入射的情况下还有核反应的发生。核散射是导致入射质子运动方向改变以及缺陷产生的主要因素，入射质子与核外电子云的作用是高能质子在材料中慢化的主要因素。核反应在宇宙高能质子引起的单粒子效应中有重要影响。 整理、推导了数值模拟所需要的计算公式及连续慢化近似下的输运方程，自行编制了辐射屏蔽计算程序、单粒子效应计算程序、热—力学效应计算程序，并对所有计算程序进行了对应的验算，计算结果与公开发表的理论或实验结果相符合。为了解决数值计算中核反应参数缺乏的困难，采用核内级联模型，编制了蒙特卡罗方法程序，计算得到了部分核反应截面。编制的这些计算机模拟程序初步构成了质子辐射效应研究的完整软件系统的主要构件。 对于不同能量的单能质子束，计算比较了核反应对能量沉积的影响，计算结果表明，在低能质子入射情况下(能量在几十 MeV)，可以不考虑核反应对质子能量沉积的影响，而在入射质子能量达到几百MeV时，核反应对质子能量沉积的影响不可忽视。采用Weibull函数结合核反应碎片在器件灵敏体积内的能量沉积模型，编制了高能质子单粒子翻转计算程序MCSPSEU，并通过了计算验证，为高能质子SEU研究提供了计算手段。 采用蒙特卡罗方法计算了强流质子束、电子束辐照在材料中的能量沉积，然后利用一维流体—弹塑性模型计算了铝中的热—力学效应。对于入射能注量为418(J／cm~2)脉冲宽度为0.1μs的矩形脉冲强流质子束，计算结果表明，由于质子束能量不同，引起的初始热激波(0.1μs时刻的热激波)有单峰结构，也有双峰结构，不同能量的强流质子束引起的热激波在传播的过程中都会出现明显的弹性前驱波。 对于3mm的铝材料，入射粒子束为矩形脉冲(脉宽为0.1μs)的情况下，计算得到了电子束、质子束辐照引起铝材料断裂的能注量阈值与入射电子束、质子束能量的关系曲线，该曲线存在最小值，分别对应6MeV的质子束的34.7J／cm~2和0.35MeV电子束的42.1J／cm~2。