Mechanical properties of rocks under dynamic loading are significantly different from those under quasi-static loadings. This difference is driven by more fundamental mechanical principles of materials at failure and will influence subsequent macroscale cracking behaviour. Understandings on this fundamental mechanism, however, are still controversial significantly. This paper tries to provide a feasible explanation of the underlying connections between the rate-dependent strength and the cracking behaviours. Open-flaw marble specimens, which provide good stress concentration at possible fracture initiation and material homogeneity, have been investigated experimentally and mathematically. We observe that experimentally the tensile strength is more sensitive to strain rate than the compressive strength. Meanwhile, tensile cracks are suppressed under dynamic loading, and shear cracks appear first along the flaw boundary. We incorporate the “localized strain rate effect” concept into the analytical study and propose the “transition strain rate” as a watershed for the different fracturing behaviours under quasi-static and dynamic loadings. This model successfully explains why the tensile cracks are suppressed in rocks under dynamic loadings, while quasi-statically, the stress distribution nonuniformity would suggest otherwise cracking behaviours. The well-correlation between the experimental and modelling results indicates that the model can be introduced to quantitatively analyse more complex macroscopic problems involving high strain rates in material science, geology and civil engineering.

动态加载下岩石的力学性质与准静态加载下的岩石力学性质有显着差异。这种差异是由材料在失效时更基本的机械原理驱动的，并将影响随后的宏观开裂行为。然而，对这一基本机制的理解仍然存在很大争议。本文试图对速率相关强度与开裂行为之间的潜在联系提供可行的解释。在可能的断裂开始和材料均匀性下提供良好的应力集中的开放缺陷大理石试样已经通过实验和数学进行了研究。我们观察到，实验上拉伸强度对应变率比压缩强度更敏感。同时，拉伸裂纹在动态载荷下被抑制，剪切裂纹首先沿裂纹边界出现。我们将“局部应变率效应”概念纳入分析研究，并提出“过渡应变率”作为准静态和动态载荷下不同压裂行为的分水岭。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性会暗示开裂行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。剪切裂纹首先沿缺陷边界出现。我们将“局部应变率效应”概念纳入分析研究，并提出“过渡应变率”作为准静态和动态载荷下不同压裂行为的分水岭。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性会暗示开裂行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。剪切裂纹首先沿缺陷边界出现。我们将“局部应变率效应”概念纳入分析研究，并提出“过渡应变率”作为准静态和动态载荷下不同压裂行为的分水岭。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性会暗示开裂行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。我们将“局部应变率效应”概念纳入分析研究，并提出“过渡应变率”作为准静态和动态载荷下不同压裂行为的分水岭。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性会暗示开裂行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。我们将“局部应变率效应”概念纳入分析研究，并提出“过渡应变率”作为准静态和动态载荷下不同压裂行为的分水岭。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性会暗示开裂行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性会暗示开裂行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。该模型成功地解释了为什么在动态载荷下岩石中的拉伸裂纹被抑制，而在准静态上，应力分布的不均匀性表明了裂纹行为。实验和建模结果之间的良好相关性表明，该模型可以用于定量分析材料科学、地质学和土木工程中涉及高应变率的更复杂的宏观问题。