本文围绕脆性材料中裂纹的高速传播行为，从实验、理论分析和数值模拟方面进行系统研究，主要研究内容和成果如下：1）设计了一种精确测量裂纹在预拉伸带板中的传播速度的实验装置，通过实验研究了裂纹在受不同预加载荷作用的不同尺寸的有机玻璃板（PMMA）中的传播行为，实验结果表明：在一个细长、上下表面固定、预拉伸的带板中，裂纹速度分为加速区和稳定区二个阶段。在稳定速度阶段裂纹的传播处于自相似传播阶段，裂纹平均速度v0是预加载荷在板中储存的弹性能Wh的增函数；也可以认为材料的动态断裂能Gc是裂纹平均速度v0的单调增函数，即材料存在“速度增韧性”。2）随着裂纹平均传播速度v0的增加，其瞬时传播速度发生振荡。具体而言：当裂纹平均低于340m/s时，瞬时速度基本不振荡；v0在340m/s540m/s之间时，瞬时速度的振荡缓慢增加，振荡幅值为5010m/s；当v0超过540m/s时，瞬时速度的振荡急剧增大，幅值达到200m/s。为了定量地表述速度振荡的幅度，引入相对瞬时速度涨落参数k，统计分析每一个速度测点的实验数据，结果表明：相对速度涨落值k从v0340m/s时的实验基础误差水平（0.03）上随着v0增加而逐渐增加，可能达到（0.070.08）程度，在实验精度范围内证实裂纹传播速度的振荡现象。3）建立了一个描述裂纹直线运行特性的动力学方程，利用它定量地解释裂纹传播中的速度振荡现象，根据这个模型：只要材料的动态断裂能出现多值性，加速裂纹的断裂能低于减速裂纹，那么裂纹在动态传播过程自然激发出速度振荡现象。计算得到的速度振荡的空间周期与断面的沟槽尺寸在量级上一致。4）利用高速摄影捕捉裂纹传播的失稳状态（传播路径弯曲、分叉速度），确定出裂纹传播路径失稳的条件：裂纹平均传播速度在v060010m/s时，裂纹传播路径发生结构尺寸上的弯曲，裂纹传播路径对称地出现分叉；在v062010m/s时裂纹发生一次成功的分叉；到裂纹传播速度达到v064010m/s，裂纹传播会相继出现二次分叉和次级分叉。5）采用大型有限元ABAQUS软件为平台处理器，根据内聚力模型（cohesive-mode）开发了用户接口子程序（VUMAT）模拟脆性材料PMMA板的动态裂纹传播行为，相同载荷下，采用率无关内聚力模型模拟的稳定裂纹传播速度远大于实验测出的稳定裂纹传播速度；利用率相关的内聚力模型能够较好的模拟裂纹传播行为，模拟结果与实验结果基本一致，模拟得到的裂纹传播速度的上限是vu pper66520m/s,下限速度为vl ower23510m/s；可见对于脆性材料PMMA，必须要考虑裂纹尖端张开位移变化率，它能较好的反映裂纹高速传播过程中耗能机制。6）基于裂纹在矩形带板中传播时出现时而加速时而减速物理现象，相同测试、实验方法对等腰梯形板试样动态裂纹传播实验，结果发现：裂纹传播速度存在加速和减速机制，从小端到大端裂纹传播呈现先加速后减速，而相反的方向裂纹则呈现一直加速情况，其数值模拟与实验结果定性一致。7）采用实验和数值模拟方法初步研究了传播裂纹与孔洞的相互作用，研究结果表明：在低载荷时，裂纹传播遇到孔洞会发生止裂现象；中等载荷时，裂纹传播在经过孔洞时，首先会发生停留，然后重新起裂并高速传播；止裂之前与再起裂之后裂纹的传播速度基本一致；在高荷载时，裂纹便直接穿过孔洞，并且数值与实验结果定性统一。