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简单应力状态下获得的损伤参数如何应用到复杂应力状态一直没有很好解决。一维平面应变是一种相对简单且实验上容易实现的状态,在该状态下定义的材料层裂强度是一个与应力、应变率相关的材料物性常数。体现材料层裂强度的样品后自由面速度差△u具有明确的物理意义,因此受到广泛研究。与之相应的临界损伤度概念的提出将层裂机理研究大大推进。但是,对于非一维平面应变情况,如何定义和表征层裂强度和临界损伤度,或者说,如何将层裂强度和临界损伤度从简单应力状态推广到复杂应力状态,并未从理论或实验上完全解决。以此为需求背景,针对球面层裂问题,本文采用理论分析、数值模拟和实验测试等方法进行了研究。结果表明从一维平面应变条件下获得的层裂强度或者临界损伤度直接移用到球面情况差异较大。本文同时讨论了复杂应力状态的断裂判据以及从一维平面应变层裂到球面层裂的修正方法。本文的主要工作和结果有:（1）系统地回顾和总结了对层裂现象的已有研究工作,讨论了目前存在的种种问题,提出本研究的必要性和意义;（2）提出了加载几何形状对层裂强度具有较大影响的观点,其核心在于不同的加载几何对应了不同的应力状态。在此问题上,国内外大多集中在一维平面应变条件下的层裂实验和理论研究,很少讨论加载几何形状对层裂强度的影响;（3）推导了球面层裂实验中球形样品在层裂前不同于一维平面应变的应力应变表达式,应力分析结果表明,可以采用对平面样品预先施加一定大小的径向应变（或径向应力）来近似模拟球面样品的受力状态。将球面加载方式转换为不同初始应力状态下的平面加载方式是一个崭新的思考方式和探索途径;（4）设计了热装配和机械夹紧方法,研制出了不同大小的径向预应力加载装置。采用该装置进行了径向预应变在200με～2000με范围内的一系列层裂实验,结果表明预应力对层裂强度影响巨大,即使预应力仅为冲击压力的0.70%,平面样品的层裂强度也比无径向预应力时降低了18.1%。采用轴对称胞元模型,从孔洞长大基本原理出发分析指出,孔洞长大的路径和所消耗能量与无径向预应力时并不相同,籍此解释了样品层裂强度随预应力增加而降低的原因;（5）采用控制应力状态的大变形有限元方法,在相同的球应力和不同的应力三维度（球应力与等效应力比值）下对轴对称体胞进行了数值模拟。结果表明:在相同应变率下,不同应力三维度对孔洞的体积扩展影响显著,应力三维度越低,孔洞体积增加越明显,在球应力均为1750MPa时,应力三维度Rσ为1.83（λ=0.8）、∞（λ=1.0）对应的孔洞的体积含量分别为8.97×10-3和2.22×10-3,可见前者是后者的4倍还多。传统空心球模型是最难以扩展的模型,它过高的估计了孔洞体积扩展的阻力;（6）初步分析了以单一曲线假设为基础的应变等价原理的局限,指出应变等价原理并不能直接应用于含损伤的本构方程,必须经过适当的修正。这种修正与损伤本构方程中损伤变量的定义密切相关。含损伤的本构关系特别要引入体现宏观应力场这一重要参数,以及基于细观力学的细观损伤理论与唯像损伤理论两者互相结合,才能对损伤演化进行更好的描述;（7）给出了对样品施加静态径向预应力的数值模拟方法,利用已有程序中层裂数值模拟的相关计算技术,探讨了样品中径向预应力对层裂信息的影响,计算结果表明,只有改变断裂判据,才能复现材料的层裂信号随预应力的改变而改变的实验结果;（8）探讨了两种描述复杂应力状态下的断裂理论:郑长卿的空穴扩张比理论和Johnson断裂面理论,并分析了两种理论的相关性。结合实验的可行性,通过引入应力三维度参量,分析了复杂应力状态下样品的损伤机理,最后给出了如何采用预应力层裂实验构建复杂应力状态下材料的损伤判据及将该判据用于分析其它非一维平面应变层裂的方法。