随着新型材料科学的蓬勃发展,研究者发现一些材料在外力作用下的变形过程是一个依时性的过程,即表现出固体材料的力学特征又展示出粘性流体的一些性质,如聚合物材料、工程地质材料、生物材料等。这些材料由于其独特的粘弹性力学性能已经被广泛地运用在国防、航空航天以及工民建领域,如军用头盔防护、飞行器减震、船舶防撞以及墙体防爆等。由于这些粘弹性材料主要被使用在高压、高温等极端环境中,人们发现这些材料给结构设计带来特定功能的同时,也引起了一些棘手的问题。如,粘弹性材料对应变率和温度非常敏感,其力学行为具有一定的滞后性和时效性,引起结构件的破坏往往发生在加载后的某一刻,具有不可预测性和突发性等。因此,研究这些粘弹性材料的应变率和温度依赖力学行为及其本构关系可为材料在极端环境下的运用提供可靠的试验及理论依据。限于特定的研究领域,本文主要对两大类粘弹性固体材料的应变率和温度依赖力学行为及其本构关系开展了研究。在试验研究过程中为了保证研究的新颖性、同时考虑到材料多样性和模型普适性,选取了一种新型聚脲弹性体作为聚合物粘弹性材料的试验对象;选取了一种均质花岗岩作为岩石类粘弹性材料的试验对象。基于电子万能试验机、分离式Hopkinson压杆、主被动围压装置以及高低温加热系统对这些材料在单轴和围压加载下的应变率和温度依赖力学行为进行了试验测试,分析了材料在不同应变率、不同温度以及不同受力状态下压缩力学行为的变化规律和失效模式。基于聚脲弹性体和花岗岩的试验数据,建立了聚合物粘弹性材料的三维粘-超弹性本构模型和岩石类粘弹性材料的三维粘弹塑性损伤本构模型。本文的具体研究内容如下:（1）利用DNS-100型电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆测试了两种聚脲弹性体在非围压和围压两种加载工况下的应变率和温度依赖力学性能,获得了材料在应变率范围为10^-310⁴ s^-1、温度范围为-40°C²0°C的单轴和多轴压缩应力-应变曲线。结果表明聚脲弹性体的单轴压缩应力-应变曲线具有显著的应变率和温度依赖效应,对于同样变形量的流动应力值随着应变率的增加而增大、随着温度的升高而减小。聚脲弹性体的单轴压缩应力-应变曲线表现出从低应变率或高温下的橡胶态行为向高应变率或低温下的玻璃态行为过渡的特征。与单轴压缩应力-应变曲线相比,聚脲弹性体在围压加载下的多轴压缩应力-应变曲线的应变率和温度依赖效应有所减弱。在非围压和围压两种加载工况下,聚脲试样的损伤破坏形态也有一定的差异。此外,在同样的加载工况下,聚脲PU605的压缩强度略高于聚脲PU105的压缩强度。（2）在围压加载下,由于围压管侧限力的限制,聚脲试样可以近似认为是准一维应变受力状态。基于线弹性理论和围压加载下的边界条件,本文提出了一种聚脲弹性体体积模量的近似计算方法。结果表明聚脲弹性体的体积模量随应变率的增加而增大,随温度的升高而减小。在同样的加载工况下,聚脲PU605和PU105的体积模量差异不大。（3）以热力学守恒定律为基础,推导了材料的能量耗散率。然后基于粘弹性力学理论和材料能量耗散率,提出了一个适合描述聚合物粘弹性材料应变率和温度依赖力学行为的三维粘-超弹性本构模型。通过不同加载工况下的边界条件对三维本构模型进行了简化处理。与聚脲弹性体和橡胶类材料试验结果的对照表明,三维粘-超弹性本构模型具有较好的预测能力。（4）利用大直径分离式Hopkinson压杆和主动围压装置测试了不同热处理温度花岗岩在非围压和围压两种加载工况下的应变率和温度依赖力学性能,获得了花岗岩材料在不同应变率和热处理温度下的单轴和多轴压缩应力-应变曲线。结果表明花岗岩在不同工况下的压缩力学性能与热处理温度、围压力和应变率密切相关。其峰值应力和弹性模量随热处理温度的升高呈下降趋势,其变化规律均可表示为温度的函数关系;而峰值应变随热处理温度的升高而增大,其在单轴加载下变化趋势可表示为温度转换因子的函数形式。此外,花岗岩弹性模量随围压力的增大而增大,但受应变率的影响较小。通过微观分析可知花岗岩在单轴冲击载荷下的主要失效模式是沿试件厚度方向的纵向劈裂。（5）以粘弹塑性力学理论为基础,演化出了一个适合描述岩石类粘弹性材料率温相关力学行为的三维粘弹塑性损伤本构模型。基于花岗岩在不同加载工况下的试验数据和加载边界条件,验证了三维本构模型的适用性。