作为轻质高强结构材料,铝合金在航空航天、船舶交通和国防工业等领域的防护结构设计方面得到了广泛的应用。不同铝合金材料抗撞击特性之间存在很大的差异,研究其材料性能对抗外来物撞击的失效特性及机理的影响,以及不同撞击条件下失效特性的转变机制,可为铝合金的发展提供防护领域方面的理论基础和科学依据。本论文选用了1100-O、6061-T6、2A12-T4和7A04-T6四种不同系列铝合金。首先通过常温准静态拉伸试验来测定材料的强度和韧性,并基于材料性能测试结果,建立了合适的材料本构模型和断裂准则。接下来依次进行了平头弹与卵形头弹正撞击四种铝合金薄板的实验和仿真研究,揭示了靶板强度和弹体形状对其侵彻失效特性的影响。结果表明,对于每种弹体形状,铝合金板的弹道极限均会随其屈服强度的增大呈先增大后减小的趋势;而对于每种铝合金板,其对平头弹的抗弹性能总是强于卵形头弹。这与靶板的变形和失效模式相关。平头弹冲击时,1100-O、6061-T6和2A12-T4铝合金板发生了剪切冲塞失效,1100-O板还伴有明显的碟形变形,7A04-T6铝合金板低速冲击时发生层裂,高速冲击时则产生带有径向裂纹的剪切冲塞破坏。卵形头弹冲击时,1100-O、6061-T6和2A12-T4铝合金板发生了花瓣型失效,1100-O靶板同时伴有显著的整体塑性变形,7A04-T6靶板则为不规则的碎片撕裂失效。仿真预测的弹道极限、靶板变形和失效模式与实验结果吻合良好,仿真模型的有效性得到验证。最后进行了平头弹的斜撞击仿真拓展研究,分析靶板强度和弹体撞击倾角对其弹道性能的互相影响。发现斜撞击时,靶板弹道极限会随其屈服强度先增大后减小,随子弹倾角先减小而后增大,约30o倾角处靶板抗弹性能最差。子弹的轨迹偏转幅度会随弹体速度的增大及初始倾角的减小而减小。靶板的变形和失效模式会随铝合金板强度及撞击倾角发生演变:1100-O发生了剪切失效和塑性铰外翻,并随着倾斜角的增大,拉伸薄膜变形减小,而穿孔面积增大;6061-T6、2A12-T4和7A04-T6则随着倾角的增大,由剪切冲塞失效逐步转变为拉伸撕裂失效。综上,本文以铝合金板材料力学性能为主线,再分别考虑子弹形状和撞击倾角等初始撞击条件带来的相互影响,综合分析了铝合金板冲击失效特性的转变规律及机理。