混凝土和石墨等准脆性材料的裂缝尖端前存在一个有限应力区,即断裂过程区(Fracture Process Zone,FPZ),导致材料的断裂行为表现出一定的非线性。因此,要从本质上了解准脆性材料的断裂机理,必须对其FPZ的特性进行研究。本文对混凝土和国产核级石墨NG-CT-01的断裂特性进行了试验和数值研究。对中心切口梁进行了三点弯曲试验,并采用电子散斑干涉(Electronic Speckle Pattern Interferometry,ESPI)技术测量了梁的全场变形;利用扩展有限元法对准脆性材料的断裂行为进行了数值模拟。将数值计算结果与试验结果进行了比较,取得了很好的一致性,验证了数值模型的可靠性和准确性。对准脆性材料中FPZ的研究通常集中在其几何和软化特性上。对于FPZ的几何特性,本文基于ESPI技术测量的应变场,观察了混凝土和石墨中FPZ的形成和演化,并对比分析了两种材料FPZ的几何特征。对于FPZ的软化特性,本文通过结合黏聚裂缝模型和有限元模型,利用各种形式的拉伸软化曲线(Tension Softening Curve,TSC)来模拟混凝土梁的断裂行为。通过比较有限元模拟和试验获得的变形,评估了混凝土的TSC以及建议了适合不同强度混凝土的TSC;采用数值模拟和试验相结合的方法,测定了石墨的TSC,提出了一种三线性模型,来解释石墨材料FPZ的拉伸软化行为和断裂机理之间的关系,并采用了双K断裂准则,对石墨的裂纹扩展进行了预测。此外,本文研究了初始缝高比(初始裂缝长度与梁高比)对混凝土梁和石墨梁断裂响应的影响,包括荷载-位移曲线、双K断裂参数、TSC和FPZ长度。