对于在高速飞行中的飞行器,任何冲击都有可能给航空航天安全造成巨大威胁,进而发生重大灾难。为满足航空航天中飞行器结构的安全性能要求,对飞行器材料进行抗冲击性能分析必不可少,因此在设计时对其进行抗冲击性能评估已成为飞行器设计的重要步骤之一。纤维金属层板(Fiber Metal Laminates,FMLs)因具有优异的综合力学性能,被广泛应用于航空航天领域,而关于FMLs抗冲击力学特性的研究已成为目前复合材料结构领域的研究热点之一。本文基于ABAQUS仿真软件,采用非线性有限元方法,结合VUMAT子程序来建立可以准确表征FMLs各铺层不同损伤模式及失效行为的数值分析模型,并进行刚性子弹高速冲击FMLs的数值模拟。模型中纤维增强复合材料层板考虑了高速冲击过程中的应变率强化效应,结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别和受损材料刚度性能折减;金属层板采用Johnson-Cook材料模型;并在各层板间引入界面单元模拟冲击载荷下FMLs的界面分层现象。首先,基于高速冲击损伤分析模型,对三种形状(平头、半球头和尖头)子弹高速冲击FMLs的冲击过程进行数值模拟。分析了三种形状子弹以不同初始速度冲击FMLs的剩余速度和能量吸收,模拟了层板中纤维增强复合材料层、金属层和界面层的损伤破坏过程,研究了FMLs高速冲击的破坏机理并分别分析了冲击过程中复合材料层、金属层以及界面层的损伤演化。分析得知层板的抗冲击性能与子弹形状有关,但是随着冲击速度的增大,影响会减弱。其次,对FMLs倾斜冲击问题展开研究。采用刚性半球头子弹高速冲击两种不同结构FMLs(CRALL2/1、CRALL3/2),对其进行数值模拟。分析了4种冲击角度0o、30o、45o和60o以及以不同初始速度冲击后层板的损伤情况,研究了FMLs高速倾斜冲击过程中冲孔、穿透和破坏的整个过程,重点关注了FMLs的抗弹性能和损伤特性。发现子弹的剩余速度和层板的能量吸收与子弹的初始冲击速度和冲击角度有关。最后,对含有单轴、双轴拉伸预载荷和无预载三种情况下FMLs高速冲击损伤过程进行了对比研究,详细分析了不同预载下层板的抗冲击性能和损伤机理,讨论了预载大小及冲击速度等参数对靶板抗冲击性能的影响。拉伸预载荷对子弹的剩余速度和层板的抗冲击性能影响很小,而对分层损伤面积会有一定的影响。综上,本文建立了一套有效分析FMLs抗冲击性能和损伤机理的数值模型,为FMLs设计和抗冲击性能分析提供理论基础和技术参考。