分离式霍普金森杆试验（SHPB）是研究中等应变率下材料动力学响应的常用方法。本文基于四维离散晶格模型（4D-LSM）构建真三轴SHPB数值仿真系统。主要研究内容包括:应力波在三维方杆中传播特性研究、SHPB模型系统力学建模、仿真系统数值验证、岩石动力学参数反演等。本文具体研究内容如下:（1）首先,研究了三维方杆中的应力波传播规律和波形弥散效应。利用离散数值计算方法（DLSM）研究了不同参数对应力波传播规律的影响,得出了真三轴SHPB数值仿真的波形规律以及相应的参数取值。其次,建立了波形弥散修正算法,实现了不同波形的弥散现象修正,结果表明频率组分越少的波形信号修正效果越好,为后期真三轴SHPB实验数据处理奠定了基础。（2）其次,建立了真三轴SHPB数值模型的重构方法和力学模型。针对仪器的空间稀疏特性提出了分步建模的方法,解决了整体建模造成的三维接触不相容和内存溢出等问题。其次,针对试样和杆件的接触建立了线性和非连续接触处理方法,并且针对接触模型进行了数值和解析验证。针对非线性接触问题,引入了修正的Zhao-Brown接触准则作为非线性接触的本构控制方程,并进行了数值和解析验证。最后,基于三轴SHPB数值仿真系统进行了在动弹性范围下的参数化研究,得到了真三轴SHPB数值模拟的动力学波动规律及各项模型参数取值的建议范围。（3）最终针对在初始地应力情况下岩石动态破坏问题,对仿真系统的围压施加以及物理设备中的卡槽装置进行数值仿真研究,验证了数值仿真系统在重现围压和物理实验装置方面的有效性。之后,采用真三轴SHPB虚拟系统研究了动态压缩条件下岩石的动力学特性。数值结果表明随着围压施加维度的增加,岩石的动态强度亦会相应增加,且动静组合加载的试样动态强度大于动态冲击加载,相关结论与物理实验观测一致。针对4D-LSM,还加入了修正的摩尔-库伦动态本构模型,并提出了基于真三轴实验数据对模型参数进行标定的方法。针对反演问题计算量的限制,提出了基于CPU-GPU异构并行技术的加速方案。