该文旨在发展一种新的动态变形高速光学测量系统,配合SHTB(Split Hopkinson Tension Bar)加载试验,对于被测目标在冲击载荷作用下的位移场实行原位、实时的记录和分析,并且将此方法应用于高速变形下裂纹扩展、孔洞相互作用等问题的研究中.论文主要围绕动态测试系统的设计与建立、测试原理与分析软件的研制以及四种不同类型试样(平板拉伸试样、带缺口拉伸试样、预制裂纹拉伸试样以及含孔洞拉伸试样)动态变形场的实验研究等几个方面开展工作.在实验系统的建立方面,经过对多种光学测试技术的分析,结合实验室的条件,通过大量的试验和对比,提出了高速数字散斑相关方法的测试方案.进而通过相应软件的研制,对数字化的高速摄影和图像采集系统进行了升级和改进,选配了激光光源、衰减镜等必要的光学仪器.文中对整个系统进行了不同采集速度下的静态和动态调试:前者主要验证测试原理、光路的正确性以及主要器件的运行情况;后者侧重于加载、光源、记录等子系统的同步响应和协作.在分析软件的研制方面,针对该测试系统的具体特点以及Imacon-790高速摄影机照片的固有特性,设计了一套在算法上有较大改进和创新的图像处理程序,不但可以大大提高运算速度,而且能够自动对实验中产生的扭转、离面位移以及系统误差作出精确的修正.分析软件能够以图形和数字的方式给出区域内每点的位移场、通过位移场求得速度梯度场和应变场,其中计入了有限变形的影响.在测试系统的应用方面,利用SHTB加载装置,首次实验获得了各种典型试样在高速加载条件下的动态变形场及其演化,并且在与相关的理论及数值模拟结果的对照中,验证了测试方法的正确性.该文首次将相关方法用于SHTB加载装置上动态变形场的实时测量,并解决了其中的关键问题,充分发挥了这一测试技术高精度、高分辨率、对环境要求低的优势.在拓展了动态测试技术的同时,其结果亦有利于人们对结构/材料在高速加载条件下力学响应的认识.另外,作者利用并改进这一测试系统实验研究了宏观裂纹的扩展过程以及高温升速率下材料的热膨胀系数.后者提供了材料热物性测量的一种新技术,其精度、分辨率和使用条件优于传统方法,获得了新的结果,满足了有关国防任务的需求.