冲击、爆炸等载荷的安全防护需求在国防和民用领域日益提升,金属材料被广泛应用在防护结构中。极端环境下防护结构的安全评估需要对防护材料的力学性能做全面的研究,理论、实验、数值计算结合并用成为全面有效的研究方法。可靠的数值计算依赖于能够准确描述材料力学行为的模型,建立材料的本构模型和失效模型又需要全面和准确的实验数据。因此本文以6061 H32铝合金为研究材料,通过较为完备的实验得到了材料的本构模型和失效准则参数,并利用子弹撞击靶板实验和仿真模拟对材料的模型参数进行了验证。首先,本文进行了不同温度准静态拉伸、不同应力状态准静态拉伸、Hopkinson动态拉伸一系列材料实验,并在准静态实验中利用DIC技术测得材料的应变场和真实失效应变,研究了材料真实的变形失效过程。通过对实验结果的分析,使用工程应变或者利用理论将工程应变转换得到的真实应变都低估了材料的变形能力,而通过DIC技术获得试件的颈缩区域的应变和真实失效应变有利于准确建立材料的本构模型和失效准则。在相对完备的实验基础上,拟合得到了J-C本构模型和J-C失效准则参数,并且得到的J-C模型拟合曲线与实验数据相符,说明本模型能够较准确地描述材料在不同温度和应变率下的力学行为,为下一步弹靶撞击数值模拟奠定了基础。其次通过打靶实验,研究了半球形弹头子弹侵彻单层铝合金靶板的冲击响应,主要工况有正撞不同厚度单层靶和斜撞等厚单层靶,使用高速摄像拍摄了靶板背部子弹穿靶的过程,测得子弹的初速度和剩余速度,并在实验后测量了靶板中心区域的变形参数、冲塞体的几何参数和质量。利用实验数据拟合出了剩余速度预测公式的参数并得到了靶板的弹道极限。实验结果发现不同厚度靶板的失效形貌是不同的,实验研究为数值模拟提供了对照数据。最后,利用建立的铝合金本构模型和失效准则对半球头子弹正撞和斜撞击单层铝合金靶进行了数值模拟。数值模拟预测的子弹的剩余速度、弹道极限、冲塞体穿靶过程与实验结果较为吻合。数值模拟成功预测了不同厚度靶板受子弹正撞的失效形貌,1.5mm靶出现明显的“花瓣形开裂”,而4mm靶未出现花瓣状的穿孔。另外斜撞击的数值模拟成功预测了靶体失效形貌和子弹的运动轨迹。验证了本文通过一系列实验研究得到的6061 H32铝合金J-C本构和失效模型参数的适用性和可靠性,表明通过本文研究方法获取的J-C失效模型可以准确预测靶板失效。