对QT600-3球墨铸铁型材、铸铁棒‘薄壁圆管、板状及缺口试样，对光滑实心圆棒、缺口实心圆棒、缺口平板和中心孔板试样进行单轴拉伸试验以及对薄壁圆管试样进行扭转试验，获得了试样的荷载-位移曲线，并测试了材料在不同应力状态下的断裂应变;通过对试样变形过程的观测，用光学显微镜确定了试样的启裂位置。结合观测球墨铸铁棒金相组织，采用Matlab编写程序对球墨铸铁棒金相进行了定量金相分析，针对球墨铸铁棒金相组织的不同因素讨论其球墨铸铁棒力学性能的影响;使用光学显微镜和扫描电镜系统对试样断口形貌进行观测，根据试样宏微观断口讨论不同试样的断裂形式，为研究材料在复杂应力状态下破坏提供依据。然后采用ABAQUS有限元分析软件进行塑性大变形数值模拟计算分析，结合数值模拟与显微观测结果，确定了不同试样启裂点位置的应力状态参数，进一步探讨了断裂应变与应力三轴度之间的关系。通过研究，得到的主要结论有:(1)根据拉伸和扭转试验与数值模拟分析，拉伸和扭转的等效应力应变曲线基本相同。(2)根据本文的试验与数值模拟结果可知，缺口实心圆棒试样断裂应变随着应力三轴度的升高而降低，与GTN模型描述由孔洞模型韧性材料破坏规律相符合，而缺口平板试样和中心孔板试样的破坏规律与GTN模型描述的断裂应变与应力三轴度的规律不相符。(3)对断裂应变相同而应力三轴度不同的情形，发现Lode参数相差较大，可判定Lode参数是影响材料断裂的重要因素。