劈裂试验主要用于测量脆性材料的抗拉强度,相对于传统的直接拉伸试验,具有操作简便、偏差系数小等优点。劈裂试验试件的类型可选择为圆形截面和矩形截面,圆形截面试件劈裂试验在理论和试验方面的研究较为完善,而矩形截面试件劈裂试验在规范中采用圆形截面的劈裂强度计算公式进行处理,缺乏完善的理论分析依据,同时结合矩形截面劈裂试验结果在确定材料参数方面的应用需要进一步探讨。本文的主要研究工作如下:(1)基于弹性力学平面问题基本理论,给出了适用于有限长矩形截面试件劈裂试验理论分析的应力函数三角级数展开式,并通过迭代的方法消除在边界上产生的次生应力,建立了矩形截面试件劈裂试验的三角级数迭代理论解。在此基础上,分析了集中力作用下试件内的应力分布,并与二维有限元模拟结果及圆形截面试件劈裂试验理论结果进行了对比分析。研究结果表明:矩形截面试件理论解与有限元计算结果基本一致,验证了理论解的正确性;而矩形截面与圆形截面试件劈裂强度计算结果存在一定的差异,该差异的大小与矩形截面试件长度与高度的相对尺寸有关。(2)基于矩形截面试件劈裂试验的三角级数迭代理论解,针对不同的分布荷载作用,分析了矩形试件的垫条比、长高比、加载形式、泊松比和厚度对其内应力分布的影响。研究结果表明:在均布荷载作用下,试件中心处拉应力值随着垫条比的增大呈整体下降趋势,试件的起裂点逐渐向中心移动,且随着长高比的增加,试件中心处的拉应力值随之增大;在不同的分布荷载作用下,加载形式越接近于均布荷载,试件中心处拉应力值越大。(3)基于Griffith强度理论,通过三维有限元计算分析结果表明,在均布荷载作用下,试件的纵向截面中心处等效拉应力值在两个端面上为最大,且随着试件泊松比的增大而增大;随着试件厚度的增加,试件的纵向截面在两个端面中心处的等效拉应力值逐渐增大,且对试件内部的应力分布具有一定的影响。(4)基于矩形截面试件劈裂试验数值结果,建立了材料弹性模量(E)和泊松比(?)的测试方法,结合无侧限抗压强度试验,提出了材料的粘聚力(c)和内摩擦角(φ)的测试方法,并采用有限元软件进行了模拟试验。分析结果表明:材料参数的理论计算值与数值模拟结果保持一致,结合矩形截面劈裂试验数值结果确定材料的参数是合理可行的,为材料参数的测定提供了新的方法。