随着科学技术的快速发展,在实际生活中诸多结构或者物体表面经常会遭受到各类冲击物或者爆炸物等的冲击载荷作用。例如:汽车行驶过程中出现相撞的事故,飞机轮胎在跑道上滑行时卷起地面上砂石对底部舱门的冲击,飞鸟对于飞机风挡玻璃的撞击等等。因此在上述这些领域对材料和结构的防护性能都有着极大需求。在各个工业领域随着材料的迅猛发展,具有低密度、高强度、抗冲击性能优良等优点的轻质纤维增强复合材料和聚合物材料得到了研究者们的广泛关注。三维角链锁编织复合材料、纤维层状结构功能材料以及聚合物材料中的聚脲材料是目前轻质防护材料中防护性能表现优异的几类材料。目前对前两类材料的研究较少且多集中于简单的弹道冲击试验研究和数值模拟方面,缺乏在高应变率下材料动态力学性能特征和损伤破坏机理的研究。而对聚脲材料的研究缺乏系统的动态试验研究,此外,目前所提出的能够描述其力学性能的本构方程结构较为复杂,不利于工程技术人员应用。因此在本文中,分别选取了玻璃纤维增强三维角链锁编织结构复合材料和Kevlar/Carbon纤维层状结构功能材料进行了动态力学性能试验研究、微观破坏机理分析和本构模型研究;选取了两种新型聚脲材料（PU605、PU105）进行了动态力学性能试验研究和本构模型研究。具体研究内容如下:（1）对玻璃纤维三维角链锁编织结构复合材料分别进行了0.001/s-800/s范围内的经向（即面内方向）压缩试验、0.001/s-1400/s范围内的厚度方向（即面外方向）压缩试验、0.001/s-1800/s范围内的面内经向、纬向拉伸试验研究。通过上述一系列动态试验研究获得了该种编织结构的材料在不同应变率和不同加载方向上的力学性能特征,试验研究结果表明该种编织结构的复合材料具有显著的应变率效应,随着应变率的增加其应力也随之增大。对材料在不同试验条件下破坏后的形貌进行了宏观与微观分析,结果表明压缩试验中试样的破坏机理主要为纤维束的剪切断裂而在拉伸试验中试样的破坏机理则主要为纤维束的拉伸断裂和基体开裂。由于材料的力学性能曲线呈非线性黏弾性,因此基于ZWT（朱-王-唐）模型,引入损伤量D建立了该材料应变率相关的面内拉伸和面外压缩本构模型,本构模型预测结果与试验结果吻合较好。（2）对三种不同Kevlar纤维编织布含量（5%、20%和30%）的Kevlar/Carbon层状复合结构功能材料进行了0.0001/s-1300/s范围内的压缩试验测试和700/s-1300/s范围内的动态压缩-剪切试验测试,试验研究结果表明该种材料在压缩试验中其力学性能的应变率效应不明显,而在动态压缩-剪切混合加载试验中其力学性能具有明显的应变率效应。通过上述试验揭示了材料中Kevlar纤维编织布的含量对材料整体性能的影响规律,研究结果表明随着Kevlar纤维编织布的含量增加材料强度会逐渐下降,当其含量到达某一临界值,随着Kevlar含量的进一步增加强度不再出现明显下降。由于材料在压缩-剪切试验中具有明显应变率效应,基于ZWT模型引入与Kevlar含量相关的函数项建立了应变率与面板材料含量相关的动态压缩-剪切本构模型,模型预测结果与试验结果对比吻合良好。对Kevlar纤维编织布含量分别为5%和30%的试样进行了反射式拉伸试验研究,利用高速摄影拍摄了材料的损伤破坏过程,揭示了材料变形过程中不同位置上应变变化规律和应力波在层状结构材料中的反射与透射的规律,在最后结合微观破坏机理分析,解释了该种材料在压缩试验中应变率效应不明显而在动态压剪试验中对应变率极为敏感的具体原因,造成这一现象的主要原因是由Kevlar纤维层不同的破坏机理引起的。（3）对两种新型聚脲（PU605、PU105）材料进行了一系列试验研究,研究内容主要为在围压和非围压受力状态下,温度范围为233K-293K,应变率范围为0.001/s-15000/s内的压缩试验测试。结合试验结果分析了材料的温度效应、应变率效应和压力效应。研究结果表明两种PU材料的单轴压缩应力应变特征很大程度上取决于温度和应变率,杨氏模量随着温度的减小会增加,而随着应变率的增加而增加,在低应变率区增加缓慢,在高应变率区增加迅速;通过对试验数据的分析还发现两种聚脲材料的应变硬化斜率对温度并不敏感,对应变率则具有较强的敏感性,尤其在高应变率区。在低应变率区（0.001/s-10000/s）PU105的应变硬化斜率要低于PU605,而在高应变率区（15000/s）要高于PU605。最后提出了一种结构更为简洁的双线性本构模型,该模型包含了材料的应变率效应、温度效应和压力效应,并能够准确预测材料的应力-应变曲线。（4）对比分析了本文中三种轻质防护材料的吸能性能特征,评估了三种材料作为防护材料用时的优缺点。