在航空航天、核反应堆、化工装备及仪器仪表等工业工程中,伴随结构精细化、小型化的发展,薄板、薄壁管件等小尺寸构件得到应用,实现小尺寸试样获取材料断裂韧性研究具有重要意义,然而基于非标小试样的材料断裂性能测试方法尚难满足需求。本文针对小尺寸试样获取断裂性能的测试方法开展了系统的工作,取得了如下成果：(1)设计了适用于多种断裂性能测试的小尺寸C形环试样及加载装置,提出了小尺寸C形环试样裂纹长度、K因子、塑性因子等基本断裂力学量的计算表达式。(2)基于量纲分析方法提出了适用于C形环小试样的无量纲载荷理论,建立了应用该类小尺寸试样获取材料延性断裂韧性的规则化测试方法；分别采用C形环小试样和CT试样完成了转子材料26NiCrMoV11-5钢和压力容器材料A508-III钢的J阻力曲线测试,讨论了C形环小试样厚度、初始裂纹长度对实验结果的影响。结果表明,试样厚度和初始裂纹长度对C形环的J阻力曲线测试结果影响有限；但是,由于C形环具有更高的裂纹尖端约束水平,由其得到的J阻力曲线明显低于CT试样的结果。(3)采用C形环小试样和CT试样两种试样构形,开展了26NiCrMoV11-5转子钢的疲劳裂纹扩展速率试验研究。结果表明,由C形环试样得到的材料疲劳裂纹扩展规律同由CT试样得到的结果相符,从而证明了C形环试样用于表征材料疲劳裂纹扩展行为的可行性,同时具有更好的尺寸优势。(4)基于有限元分析,获得了紧凑拉伸试样和三点弯曲试样的标定因子H随裂纹长度a/W变化的规律,进而提出了用于割线法确定临界载荷Po的相对割线斜率△S的修正式。