新型纤维金属混杂层板TC4/PEEK/Cf具有耐高温、抗疲劳韧性优异等突出特性,在未来高超音速飞机和高温压气机叶片等具有广阔的应用前景。在服役过程中,层板与异物的冲击碰撞,尤其是高速冲击碰撞,严重威胁着航空航天安全性。因此,研究高速冲击条件下层板破坏失效行为和机理具有重要的理论意义及工程应用价值。论文采用空气炮高速冲击试验结合非线性有限元数值仿真技术探索了纤维取向、铺层厚度以及冲击物质量对TC4/PEEK/Cf层板抗高速冲击性能的影响,详细分析了其冲击响应特征和损伤破坏机理。基于空气炮高速冲击试验研究结果,论文建立了误差有效控制的有限元模型,并使用优化验证后的模型对不同变量下层板冲击试验进行算例丰富,经试验和模拟分析得出以下主要结论:通过对比不同纤维取向层板高速冲击破坏特征发现,纤维单向铺放或交叉角度较小时,不能很好的发挥层板整体耗散冲击能量作用,仅引起小范围应力响应便被破坏穿透;铺放交叉角度较大时更利于调动层板整体来耗散冲击动能。增加纤维铺放交叉角度可以提高层板抗冲击性能,其中纤维正交铺层时表现最优。层板厚度以0.25mm为增量,由1.3mm增加到2.3mm过程中,其弹道极限上升幅度分别是23.9%、13.4%、7.2%和3.7%,说明增加层板厚度能提高其弹道极限和抗冲击性能,但当厚度增加到一定程度时,提升幅度趋于平缓。最后,确定了层板最优铺层为TC4/（0/90）2s/TC4,厚度为1.8mm。冲击物质量由2.98g增加到6.98g过程中,层板弹道极限降幅分别为10.2%、6.9%、7.4%和5.5%,呈逐渐下降趋势;层板在200m/s击穿后的剩余速度增加跨度也由冲击物质量2.98g-3.97g时的29.6%降低到5.96g-6.98g时的2.4%;层板对冲击物减速效果在2.98g冲击物时最大为-5700km/s~2,在4.97g冲击物之后趋于稳定。说明冲击物质量对层板抗高速冲击性能的影响超过一定阈值后将变得不明显。TC4/PEEK/Cf层板高速冲击下宏观损伤模式主要是金属/复合材料界面分层、复合材料内部层间分层、金属塑性变形、复合材料撕裂断开等,微观损伤模式主要是纤维断裂、纤维拔出、基体开裂、基体屈曲、形成金属韧窝等。