本文以实验技术为主要手段，结合理论及数值分析，进行了工程材料断裂性能及动态裂纹扩展的实验方法的研究。针对工程材料如脆性、黏弹性、各向异性等不同特点，发展了相应的脆性动态断裂、蠕变断裂和各向异性动态断裂的焦散线实验方法，并深入探讨了脆性断裂裂纹与典型损伤的相互作用。基于数字图像相关(Digital Image Correlation:DIC)方法和动态断裂力学理论，发展了研究岩石类材料高速动态断裂参数及断裂过程的实验方法。并针对预应力下岩板动态破坏行为设计了相应的实验装置，研究了预应力下岩板动态破坏过程及机理。本文的工作将为工程断裂问题的实验分析提供技术支持，为工程断裂破坏的防治及预测研究提供依据，同时也将促进实验力学的发展。具体的研究工作如下:　　(1)针对工程材料的黏弹性断裂问题，结合黏弹性断裂力学理论和焦散线方法，发展了黏弹性焦散线方法。实验中采用两相、三相高密度聚乙烯共混聚合物，通过焦散线实验得到不同组分黏弹性材料，在恒定载荷的蠕变过程中，裂纹尖端应力强度因子随时间的变化。并采用扫描式电子显微镜对其微观破裂情况进行了观察与分析，揭示了不同的共混条件对材料的断裂性能及破坏机理的影响，为工程多组分改性高聚物材料的黏弹性断裂机理研究提供了参考。　　(2)基于焦散线实验方法和各向异性材料动态裂纹尖端应力场分布，发展了适用于横观各向同性材料动态断裂的焦散线方法。选用含单向压缩塑性变形的聚碳酸酯材料作为实验试件，得到横观各向同性聚碳酸酯材料沿不同方向破坏的断裂韧性及动态应力强度因子、裂纹扩展速度等断裂参数。结果发现，老化使得材料的断裂性能明显下降，但是塑形变形可以提高材料的断裂韧性。裂纹沿着塑性变形压缩轴(TA)方向试件的断裂韧性，明显大于垂直于压缩轴(TT)方向的断裂韧性，但沿两个方向的裂纹扩展速度的变化则不是很明显。　　(3)考虑到工程材料内部缺陷形式多样、受力状态往往比较复杂等特点，采用动态焦散线方法，进行了脆性复合模式动态断裂及裂纹与损伤相互作用的研究。针对脆性材料的复合型断裂模式，通过实验分析了预裂纹倾角及裂纹尖端相对位置对裂纹扩展模式的影响，以及扩展过程中断裂模式的转换。此外，通过对多裂纹间、裂纹与孔洞、裂纹与微裂纹等相互作用的实验研究，探讨了裂纹与损伤的相互作用关系。结果表明，裂纹在起裂及扩展过程中存在裂纹间相互影响、相互竞争的关系。裂纹尖端位置及倾角的微小差别，都会对裂纹起裂和扩展结果产生明显影响。裂纹扩展路径上局部孔洞或微裂纹的存在，将会影响裂纹的扩展路径、扩展速度及断裂模式等，甚至导致裂纹的短暂停滞或减速现象发生。　　(4)针对高速冲击下动态断裂问题，以岩石材料为例，基于超高速摄影系统，发展了岩石动态断裂的DIC实验分析方法，得到了动态断裂过程中岩石试件表面的变形场、应变场分布，并结合断裂分析得到动态断裂过程中裂纹尖端位置、断裂韧性、扩展韧性和断裂能量等参数。结果发现，岩石类材料存在明显的加载率效应:随加载率增加，起裂时间减小，断裂韧性增加。动态DIC方法可以有效、较为全面的表征地质体材料的动态断裂过程。　　(5)对于预压应力下岩板的动态破坏行为，通过设计预压应力加载系统，实现了动静载荷同时作用。采用DIC方法并运用超高速摄影系统，实现了不同冲击速度和不同预压应力下岩板的冲击破坏的测试。结合DIC方法和裂纹张开位移理论，分析得到岩板断裂参数及裂纹扩展速度等参数。结果发现:岩板动态破坏也存在明显的加载率效应;预压应力存在情况下，随着预压应力的增加，裂纹扩展速度下降，裂纹扩展长度减小，且出现明显的压缩微裂纹;预压应力与冲击速度从不同角度综合影响裂纹扩展。