碳纤维增强复合材料作为轻质结构材料,被广泛的应用于航空航天领域中。现有关于高速冲击下材料力学性能的研究多以金属材料为主,关于复合材料在高应变率下力学性能的研究较尚不成熟,导致其难以应用于航空领域中爆炸螺栓盒等分离结构。为进一步实现航空结构的轻量化设计,复合材料高应变率下的动态力学行为已成为当前研究的热点。本学位论文采用理论分析与跨尺度有限元分析相结合的方法,探讨应变率与纤维-基体界面强度对复合材料层合板刚度、强度的影响,为进一步研究复合材料高应变率下的力学性能提供可靠的分析方法。本文的主要工作如下:1.建立纤维增强树脂基复合材料动态损伤本构模型本研究基于粘弹性材料Maxwell本构模型,建立了树脂基体在高应变率下的动态本构关系,假定纤维材料性能不随应变率变化。随后对现有细观Hashin失效准则做率相关修正,并引入损伤变量建立三维损伤模型,根据组分材料的损伤情况完成层合板的宏观刚度折减,模拟材料的渐进损伤过程。2.建立纤维-基体-界面三相率相关单胞模型基于动态本构关系建立纤维-基体-界面三相单胞模型,考虑纤维-基体间界面强度受应变率的影响,引入双线性率相关内聚力模型模拟界面的力学性能。单胞施加周期性边界条件,结合细观力学有限元方法获得复合材料单层板的刚度性能。将该模型与纤维-基体两相单胞模型及率无关三相单胞模型进行对比,证明引入应变率效应的三相单胞模型仿真结果更具有可信性。3.提出了一种高应变率下复合材料跨尺度分析方法该方法基于三相率相关单胞模型并运用叠加原理,可以完成复合材料结构动态性能及结构响应的跨尺度分析。结合算例验证了该方法的有效性,并探讨应变率及界面刚度对CFRP层合板动态力学性能的影响。本学位论文提出的动态本构模型以及跨尺度分析方法可用于复合材料高应变率下的力学性能研究。该研究内容可为实际工程中复合材料在高速冲击等高应变率工况下的结构设计提供参考和依据,对航空航天等领域的工程实际应用具有重要意义。