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作为结构材料,铝合金被广泛应用于建筑、交通、体育、包装、运输和航空航天等行业。在快速成型、结构碰撞等过程中,铝合金材料将发生高速变形,其屈服应力、强度极限及伸长率等参数在不同的变形速率、温度条件下将发生改变。研究构件在大应变、高应变率和高温条件下的动态力学性能时必然涉及应变、应变率和温度的大幅度变化等对流动应力的影响。因此,为分析工程结构件在动态载荷下的响应,研究铝合金材料的应变率相关力学性能,这对分析撞击问题和设计工程结构有着重要意义。本文采用MTS材料试验机、分离式霍普金森冲击试验系统和INSTRON动态材料试验机对5083H111铝合金材料进行准静态拉伸、冲击压缩和冲击拉伸力学性质进行实验研究,同时,对6005铝合金的冲击力学性质亦进行了实验研究。实验得到较宽应变率范围内5083H111铝合金和6005铝合金的拉压应力-应变曲线,讨论了应变率变化对铝合金力学性能的影响。INSTRON动态拉伸实验结果表明：5083H111铝合金在中低应变率范围内(2×104～4×102s-1)表现出一定的应变率敏感特性,并具有“V”型率效应现象、应变硬化效应和动态韧化特性。分析认为该铝合金的“V”型率效应现象是损伤、热软化效应等软化因素和粘滞曳力、应变率强化等强化因素共同作用的结果。同样,高应变率的冲击实验结果亦表明5083H111铝合金表现出一定的率敏感性和应变硬化特性。结合5083H111铝合金在中低应变率范围2×104～4×102s-1内的INSTRON拉伸实验数据,分析对数应变率敏感系数λ和切线模量Et的应变率及应变相关性,并借鉴Johnson-Cook本构模型基本思想建立能合理描述5083H111铝合金动态力学行为的本构模型(VJC模型)。在本文的VJC模型中,流动应力σ(ε,ε)由应变率相关σ(ε)和应变相关σ(ε)两部分组成。该模型合理描述了5083H111铝合金中低应变率范围内的INSTRON拉伸“V”型率效应特征,预测结果与实验结果较为一致,同时,该模型能较好地扩展应用于对高应变率的霍普金森冲击力学行为的描述。另外,结合破坏应变的对数应变率敏感系数β,得到了拉伸破坏应变预测方程,其预测结果也与实验结果基本一致。借鉴卢剑锋等的用于ABAQUS有限元软件的Johnson-Cook模型的UMAT子程序,采用Fortran语言编写出本文VJC模型的UMAT子程序,并导入ABAQUS有限元软件,对5083H111铝合金的INSTRON动态拉伸实验、霍普金森冲击压缩实验进行了有限元模拟。结果显示：有限元模拟结果与实验结果非常吻合,二维和三维计算结果基本一致,说明VJC模型的UMAT子程序能够用于三维实体单元,本文得到的VJC模型能够很好地描述铝合金的动态(冲击)力学行为。