本文详细介绍了最新编写并发展的基于Python语言的自洽热膨胀晶格动力学方法(Self-consistent thermal expansion lattice dynamics,STELD)的计算原理和过程,该方法的原理与Born自洽晶格声子方法相似,可以同时考虑声子-声子相互作用和体积膨胀引起的非简谐效应。通过计算高温下体心立方结构金属Ti和Zr的声子谱,对该方法进行了验证,并就算法的准确程度与类似软件SCALD进行了比较。计算结果显示,该方法可以准确描述以上金属在高温下的晶格振动动力学。与SCALD方法的比较表明,自洽热膨胀晶格动力学方法的算法在模拟晶格的原子平均位移方面更为准确,并适用于非立方结构的低对称性体系中。同时考虑了 SCALD方法没有考虑的热膨胀体积效应后(包括负膨胀效应),该方法的计算结果与实验上应用中子非弹性散射测试得到的声子色散谱吻合的更好。对面心立方结构A1的热膨胀行为的研究表明,与准简谐近似相比,自洽热膨胀晶格动力学方法在高温范围内对A1的热膨胀性能的描述与实验结果更为接近。在准简谐近似下研究了α-U在不同温度和压力下的状态方程和热力学性能。应用自洽热膨胀晶格动力学方法讨论了 α-U中的非简谐效应。研究表明,简谐近似下α-U的∑4振动模式随体积膨胀的动力学失稳主要源于该振动模式对应的非简谐的四阶原子间相互作用势能,而只考虑了二阶原子间相互作用势的简谐近似在对α-U的晶格振动的描述中失效。自洽热膨胀晶格动力学方法的计算结果表明α-U在相变温度点以下动力学稳定。通过准简谐近似、Gruneisen常数理论和自洽热膨胀晶格动力学方法研究了α-U的热膨胀各向异性,研究结果表明准简谐近似方法无法描述α-U的热膨胀各向异性,尤其是b轴随温度升高的负膨胀行为,Gruneisen常数理论可以得到b轴的负膨胀特征,但是与实验结果相差很大,而自洽热膨胀晶格动力学方法对α-U热膨胀各向异性的描述与实验值较为接近。对几支典型格波的振动特征的研究表明,α-U的热膨胀各向异性行为主要源于晶格振动模式与弹性模量各向异性的共同作用。应用自洽热膨胀晶格动力学方法讨论了铀的高温体心立方相γ-U的晶格动力学稳定性,与实验结果吻合较好。应用电解熔盐法制备了铀单晶,采用中子非弹性散射对α-U的晶格振动进行了研究,并与国外相关研究结果进行了比较。应用自洽热膨胀晶格动力学方法讨论了典型铀基化合物U2Mo的非简谐效应。利用晶体结构预测软件,预测了更为稳定的U2Mo基态相。从能量、弹性、动力学稳定性和电子结构方面进行了第一原理计算,研究表明,I4mm-U2Mo相是一种亚稳相,在低温下有可能存在六方等其他结构,其基态结构更稳定的机理是费米能级处电子占据数较低,这可能是体心四方亚稳相在应变作用下引起相变的根本原因。从晶格动力学的角度看,其不稳定的根本原因在于该相中的第四近邻U-U键bending型力常数导致其在ab平面内的剪切振动不稳定。利用本论文发展的自洽热膨胀晶格动力学方法讨论了I4/mmm-U2Mo相的非简谐效应问题。研究表明,该相中存在较强的非简谐效应,当考虑非简谐效应以后,声子色散关系中不存在虚频。通过声子计算得到的热膨胀系数与实验值吻合,进一步说明了本论文发展的方法的有效性,为进一步研究锕系金属间化合物奠定了基础。采用准简谐近似讨论了部分有序的UZr2合金的体积非简谐效应和热力学参数,并提出了进一步发展可应用于含有较多原子的有序度较低以及无序体系的能够快速收敛的自洽热膨胀晶格动力学方法的设想。