颗粒材料在外来冲击作用下会发生破碎是一个普遍存在的问题,如岩土工程中的打桩过程、动力击实,军事领域内的弹体冲击等,这是由于冲击荷载会引发高应变率,使材料处于高应力状态。作为自然界分布最广泛的物质,岩石的颗粒破碎早已引起了世界上许多研究人员的关注,并开展了大量相关的研究工作。近些年来,随着国内大型民用和工业建设的兴起,大量石料如粗粒料、砂石等被广泛应用于交通、水利等基础设施建设中,由于岩石颗粒破碎会严重影响这些设施的实用性与安全性,因此受到了人们越来越多的重视。分离式霍普金森压杆(SHPB)试验技术是一种被广泛应用的,用于测试材料动态力学特性的标准方法。本文采用SHPB试验装置,对尼山石和寿山石这两类不同的岩体颗粒进行冲击破碎试验,测得不同应变率下岩体的应力-应变曲线,分析在冲击过程中应变率对岩体动态本构的影响,并通过两个独立变量:应变率强化变量Y~*(?)和损伤软化变量D(?)构建了两类岩体的应变率相关本构理论。统计岩体破碎后的碎块信息,采用碎块的颗粒级配曲线作为岩体破碎程度的度量,量化岩体的破碎程度。借助于分形几何理论,得到两类岩石破碎后碎块的分形维数,分析岩石动态抗压强度、冲击速度与破碎分维的内在联系。本文对两类不同的岩体进行了冲击破碎试验和离散元数值模拟,通过对比两类岩体在冲击载荷下力学响应的区别,重点研究了冲击速率对岩体颗粒冲击破碎的影响。论文整体分为三部分:一、岩体冲击破碎的研究背景及国内外研究现状综述,包括影响岩体破碎的因素以及数值模拟研究方法,系统地总结了岩体破碎在颗粒流程序PFC中的研究进展。二、对岩体进行SHPB冲击试验,测得不同应变率下岩体的应力-应变曲线,分析在冲击过程中应变率对岩体本构的影响,并建立了两类岩体的应变率相关本构理论,根据碎块的颗粒级配曲线和分形几何理论量化试样的破碎程度。三、采用离散元仿真程序PFC对岩体冲击破碎过程进行数值仿真。与试验相比,数值模拟可以直观的展示出在实际试验中很难测得的变量,如裂纹拓展,能量转化等,这些变量有助于我们更深刻的理解冲击破碎过程,并研究了试样横截面形状对岩体力学特征的影响。此外,数值仿真中颗粒间粘结强度的标定也是一个难点,本文建立了与速率相关的粘结强度准则,希望能为之后做该领域研究的学者提供一些参考。