不断提高钢的强度是近年来钢材的发展趋势,随着钢材强度的提高,其韧性必然会受到影响,所以,高强钢的韧性测定试验和相关断裂参量的研究成为了近年来的研究热点。其中裂纹尖端张开位移和J积分是最常用的两个弹塑性断裂参量,且这两者之间存在单一对应关系,确定准确的对应关系可以使裂纹尖端张开位移和J积分灵活转化,会让断裂参量有更加灵活广泛的应用,目前国内对这种对应关系的研究还较少。本文通过试验与仿真耦合的研究方法,主要取得了以下成果:（1）对不同应用领域的高强度钢材进行了单轴拉伸试验,得到了钢材的拉伸力学性能和硬化性能。又进行了三点弯曲试样的低温断裂韧性试验,得到了不同钢材的裂纹尖端张开位移和J积分值。试验结果表明钢材的裂纹尖端张开位移与J积分之间的对应关系与钢材的应变硬化指数存在相关性。试验中还出现了延性断裂破坏和脆性断裂破坏两种破坏形式,不同的破坏形式有不同的断面特点,所以仿真时需要不同的建模计算方法。（2）针对延性断裂的破坏形式,通过有限元法分析了准静态静止裂纹下裂纹尖端的应力应变场,通过积分域计算得到了断裂参量J积分,且讨论了裂纹尖端网格大小对仿真计算结果的影响,选用了与试验结果拟合较好的单元大小。通过优化后的模型分别仿真了不同裂纹深度和不同应变硬化指数对裂纹尖端张开位移和J积分的影响,结果表明裂纹尖端张开位移和J积分之间的关系系数与裂纹深度符合二次多项关系,与应变硬化指数符合幂指函数关系。最后得到了两者关系系数与裂纹深度和硬化指数的定量关系式,大大扩展了应用范围。（3）通过内聚力模型模拟了脆性断裂情况,并通过试算确定了内聚力模型参数的最优组合,讨论计算了内聚区网格密度对计算结果的影响,得到了既能保证计算精度,又能节省时间的最优网格密度。通过优化后的模型计算了不同裂纹深度对应力强度因子的影响,结果表明应力强度因子随着裂纹深度的加深而变小,并且符合二次多项关系。