随着科学与生产技术的迅猛发展，在机械加工、爆炸成型、装甲侵彻等广泛的工程应用领域中，均涉及到针对材料动态力学性能的研究。由于材料在动载荷作用时与静载荷作用时响应的力学性能相差明显，通过搭建材料动态力学性能实验装置并开展动力学实验的研究手段，能够测量出更真实的材料动态力学性能，但实验中应力波效应、应变率效应以及测量元件精度影响着实验装置测试系统的稳定性，因此研发高精度、高可靠性的材料动态力学实验台具有重要的实际工程意义。本文针对材料动态力学性能，基于Johnson-Cook粘塑性本构方程，分析了应力波效应与应变率效应耦合作用对求解材料动态本构关系的影响，研究了压杆实验技术中两个效应解耦的机理；依据一维假定、应力均匀假定和波动方程，分析了在弹性杆中不同边界条件的一维应力波传播特性，建立了由反射波应变和透射波应变表达的材料动态力学性能数学模型，为构建材料动态力学实验装置提供了理论依据。设计并构建了由机械系统、动力系统、操作系统和测量系统组成的材料动态力学实验台，利用测速仪、红外测温仪、动态应变仪和八角环测力仪等测量元件搭建了测试系统，改善了传统的材料动态力学实验装置测试技术，实现了试验过程中对子弹冲击速度、试件温度、材料应力应变和试件所受冲击力等物理参数的测量，为开展材料动态力学试验提供了硬件支撑。基于材料动态力学实验台和塑性本构方程，建立了平面接触和曲面接触工作形态的高速冲击金属试件有限元模型，分析了应力波传播过程中成形工具与试件间的相互作用关系，研究了不同冲击接触形态的材料动态力学行为，揭示了应力波效应和应变率效应对模拟结果的影响规律。选取40Cr调质钢进行了高速冲击试件试验，测得了材料动态应力—应变数据并进行了试验数据修正和光滑处理，对比分析了试验结果与仿真结果，研究了高速冲击过程中力、速度、应力波多场耦合作用的材料动态力学性能，探讨了试验结果与仿真结果的差异性产生因素，揭示了应力波效应和温升对材料动态力学性能的影响机理。本文基于一维应力波理论，设计并构建了材料动态力学实验平台，改善了实验装置测试系统，进行了实验过程数值模拟，开展了高速冲击试件试验，对比分析了数值模拟结果与试验结果，研究了高速冲击过程中多场耦合作用的材料动态力学性能，揭示了应力波效应、应变率效应和温升对材料动态力学性能的影响机理，实现了材料动态力学性能的精确测量，验证了材料动态力学实验台的可靠性。