近年来,有关于航天器、飞机、船舶、桥梁等在动态载荷作用下的结构受力分析、损伤演化和安全评估等已经成为研究的热点课题。材料动态断裂韧性已经逐步成为工程设计以及结构安全性分析的重要依据,是断裂动力学的前沿课题之一。由于实验装置及测试技术的限制,目前所取得的一些表征方法和测试手段均存在着不同程度的缺陷。目前,针对应力波加载的动态断裂实验多是基于霍普金森杆(Hopkinson bar)实验装置,但是,对于动态断裂韧性实验尚未能形成统一标准。因此,开展应力波加载的动态断裂韧性实验技术研究是十分必要的。本文围绕应力波加载下材料动态断裂韧性相关实验技术开展了以下工作:为实现紧凑拉伸(CT)试样动态断裂韧性测试,针对Hopkinson拉杆实验装置提出了改进,通过采用直接加载方式和夹具加载方式,实现拉伸应力波加载不同大小的CT试样动态断裂韧性测试,并通过有限元方法验证了改进方案的可行性。针对加载长持续时间的拉伸应力波实验,避免实验测得的入射波和反射波重叠现象,使用了一种连接套管将Hopkinson拉杆入射杆延长,通过实验研究了连接套管对入射波传播的影响。对于Hopkinson压杆(SHPB)加载三点弯曲(3PB)试样动态断裂韧性实验,利用空心铝合金透射杆解决透射波测试困难的问题。利用有限元方法分析了空心透射杆壁厚对透射波传播行为的影响,结果表明在相同加载条件下空心透射杆比实心透射杆获得的透射波脉冲幅值大,透射杆壁厚增加使得透射波幅值减小。另外,分析了试样跨距的影响。为了抑制Hopkinson杆加载实验中应力波几何弥散,分别针对Hopkinson拉杆和压杆实验提出了波形整形方法。采用金属短杆和整形垫片相结合的方式对Hopkinson拉杆进行波形整形,实验结果表明,该种方法使入射波的高频振荡被有效抑制。对于Hopkinson压杆实验装置,提出了一种异型撞击杆方案,通过有限元分析和实验的方法研究了改进效果,结果表明使用这种异型撞击杆可以有效的抑制应力波几何弥散效应。采用分析法和实验方法对CT试样动态断裂韧性进行研究。利用加载点位移和弹簧质量模型得到了 CT试样动态应力强度因子的近似表达,利用有限元对CT试样在三种典型动态载荷下动态应力强度因子进行计算,与得到的近似表达式结果一致。利用应变片法和数字图像相关方法获得了拉伸应力波加载的CT试样动态断裂韧性。同应变片法结果进行比较,表明数字图像相关方法在计算动态断裂韧性值的准确性。通过实验研究了 2A12-T4铝合金CT试样对不同裂纹形式及预制疲劳裂纹长度对动态断裂韧性的影响,结果表明线切割缺口代替预制裂纹试样比线切割缺口预制裂纹试样的动态断裂韧性值大,试样预制疲劳裂纹长度越长其动态断裂韧性越小。利用有限元分析了 CT试样预制疲劳裂纹形状、试样加载孔位置和大小对CT试样动态断裂韧性影响。结果表明CT试样几何参数对试样达到应力平衡时间影响较小,但对试样起裂和动态断裂韧性有一定影响。为了研究Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹动态断裂韧性,将SHTB测试系统与紧凑拉伸剪切试样(CTS)及其测试装置相结合,实现拉伸应力波加载CTS试样的动态断裂韧性测试,利用实验-数值方法讨论Richard理论公式在动态断裂测试中的适用性。为复合型裂纹动态断裂韧性测试提供参考。