本论文以典型的延性金属材料——纯铜为研究对象，研究高应变率低应力三轴性拉伸断裂及有关的高应变率本构方程。主要创新点如下：1）计及第三偏应力不变量（罗德角）效应[Bai. Int. J. plasticity24,1071(2008)]，确定调整典型延性金属材料—纯铜的热粘塑本构方程，适于描述纯铜杆与板条的大变形：为分析和预估高应变率低应力三轴性对典型延性金属材料—纯铜拉伸断裂的影响，计及罗德角效应，由经优化的Hopkinson拉伸试验的第一次冲击拉伸脉冲，合理确定了纯铜杆件/板条材料的热粘塑本构方程。通过比较高速摄影记录与数值模拟纯铜杆件/板条试件在Hopkinson拉伸试验的多次冲击拉伸下包括非局部化颈缩的大变形，调整所确定的热粘塑本构方程，适于描述纯铜杆与板条的大变形。2）研究了纯铜杆件动态非局部化颈缩，验证了Batra[Int. J. Impact Eng.34,448(2007)]的热粘塑失稳判据：由于惯性、热软化及应变率硬化，杆件动态非局部化颈缩比准静态更为复杂，一直存在不同论点。采用高速摄影记录纯铜杆试件在Hopkinson拉伸试验中变形的全过程，发现试件表面上的皱褶对应于试件发生非局部化颈缩，由此从实验上确定了杆件发生非局部化颈缩的临界应变。采用上述调整确定的纯铜杆材料热粘塑本构方程，按Batra最近基于摄动理论导出的热粘塑失稳判据所估算的临界应变与实验确定值基本一致，从而证实了Batra热粘塑失稳判据的有效性。3）发展了一种独特的局部应变受控高应变率低应力三轴性冲击拉伸断裂试验方法：在我们所发明的高速冲击拉伸试验装置上，对多根纯铜杆试件设置特制夹具，控制纯铜杆试件不同的局部延伸，在同一冲击拉伸速度下，得到试件变形过程不同阶段的实验结果，取得冲击拉伸杆颈缩与断裂“凝固化”了的过程信息。扫描电镜对“凝固化”过程的分析，揭示了空穴增长与聚集机理：稳定的空穴聚集由于主空穴的相互接近；失稳的空穴聚集由于空穴间基体的颈缩和剪切。4）提出了一种计及特征空穴动态演化的数值模拟方法:引入Ragab[Eng. Fract. Mech.71,1515(2004)]由实验确定的特征空穴，采用上述调整确定的纯铜杆材料的热粘塑本构方程，提出了一种计及特征空穴动态演化的数值模拟方法。分析和预估了应变率及应力三轴性对Hopkinson拉伸试验及上述高速冲击拉伸试验中试件的变形和断裂的影响。此种数值模拟揭示了颈缩区特征空穴的演化过程以及应力三轴性与应变率变化，结合扫描电镜观测分析，试图解释实验现象。颈缩区边界附近的微空穴数量与大小大于颈缩区中心处，纯铜杆试件的断裂可能由边界发展到内部，此现象可以解释Alves等[J. Mech. Phys.Solids47,643(1999)]提出的疑问：虽然应力三轴性在颈缩区中心最大，为什么断裂总是从颈缩的外边界发生？5）基于空穴形状演化，提出了一种空穴动态失稳判据:提出了一种动态计算纯铜空穴单元模型，分析和预估冲击拉伸纯铜杆件的断裂应变及临界冲击拉伸速度。讨论了基于准静态数值计算的空穴失稳准则[Pardoen et al., J.Mech. Phys. Solids48,2467(2000). Benzerga, J. Mech. Phys. Solids50,1331(2002)]，提出了一种基于空穴形状演化的动态失稳判据。采用此动态失稳判据预估的Hopkinson拉伸试验及上述高速冲击拉伸实验中纯铜杆的冲击拉伸断裂应变与实验值基本一致。采用此种判据预估的纯铜临界冲击拉伸速度也与利用上述高速冲击拉伸断裂试验装置得到的实验临界冲击拉伸速度。6）发展了一种研究空穴簇动态聚集机理的方法，提出了一种动态空穴聚集判据：为了直接观测空穴簇的增长与聚集，采用Hopkinson拉伸试验装置，研究纯铜板条上预置空穴簇在多次冲击拉伸脉冲下的演化过程。采用高速摄影记录这些预置空穴簇的动态增长、聚集及聚集后的演化过程。采用上述调整确定的纯铜板条材料本构方程以及空穴聚集判据，数值模拟预置空穴簇的演化过程，提出了一种依赖于应力三轴性及应变率的空穴聚集判据，试图揭示空穴聚集过程。比较在纯铜板条试件一定平均应变下实验记录的与数值模拟的空穴聚集后图像，可检验空穴聚集判据的有效性。数值模拟中，也采用了由我们局域化了的Thomason[Ductile fracture of metals (PergamonPress,1990), Fatigue Frac Eng Matter Struc.21,1105(1998)]及Brown-Embury判据[Proceeding of3rd international conference on strength of metals and alloys1973.p.164~173.]。结果表明，我们提出的依赖于应力三轴性和应变率的空穴失稳判据能够描述空穴聚集过程，局域化了的Thomason和Brown-Embury空穴聚集判据在一定程度上也能与空穴聚集过程相一致。