纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,FRP）具有高比强度和比模量、良好的耐腐蚀和耐久性能、可设计性强等优点,已在交通工程、航空航天和土木建筑等领域得到了广泛应用。然而,复合材料产品在实际应用中经常需要承受低速冲击荷载,而复合材料的抗冲击性能欠佳,受到低速冲击的复合材料结构很容易产生极具安全隐患的内部损伤,甚至是直接发生破坏。因此,复合材料层合结构在低速冲击下的损伤破坏行为,受到了人们的密切关注。本文通过对现有的复合材料损伤失效理论进行梳理和总结,提出了一种描述复合材料在低速冲击下损伤失效的本构模型,并基于试验和仿真模拟,验证了所提出的损伤失效模型的可靠性,研究并揭示了复合材料层合结构在低速冲击下的损伤破坏规律。本文的主要研究内容如下:（1）建立了纤维增强复合材料的低速冲击损伤失效模型,并基于数值模拟研究了层合板的低速冲击损伤。现有的复合材料低速冲击损伤失效模型中,大多只考虑了纵向纤维拉伸失效、纵向纤维压缩失效、横向基体拉伸失效和横向基体压缩失效四种失效模式。然而,复合材料层合结构在受到面外冲击荷载时,其厚度方向的压缩应力可能超过其对应的压缩强度,从而产生厚度方向的压缩失效。因此,本文分别建立并对比了不考虑和考虑面外厚度方向压缩失效模式的两种复合材料损伤失效模型,研究了厚度方向压缩失效模式对复合材料层合结构低速冲击响应分析准确性的影响,对比试验结果表明,考虑厚度方向压缩失效模式的损伤失效模型在预测冲击力-时间/位移响应曲线、层合板吸能和冲击损伤等方面比没有考虑厚度方向的压缩失效模式的损伤失效模型更接近试验情况,因此更适合用来分析复合材料层合结构的低速冲击响应。此外,本文基于数值模拟研究了层合板的低速冲击损伤,基于考虑面外厚度方向压缩失效的损伤失效模型的分析结果表明,在冲击过程中层合板产生了沿厚度方向的压缩损伤,且损伤主要集中于靠近冲击正面的铺层;对于0°和90°正交铺层的复合材料层合板,在靠近冲击正面的铺层,其纵向纤维拉伸和横向基体拉伸损伤主要在围绕层合板中心位置的环形区域产生和发展。（2）通过研究复合材料层合板的低速冲击频率响应,揭示了结构频率与层合板冲击损伤之间的联系,提出了一种评估层合板抗冲击性能的新方法。本文进行了层合板的低速冲击前后的模态试验,尝试得到频率响应规律来评估冲击过程对结构造成的损伤。结果表明,与现有的“凹坑深度-冲击能量”曲线存在拐点类似,冲击后复合材料层合板的“剩余频率-冲击能量”曲线同样存在拐点,且拐点位置与前者的位置基本相同。因此,本文提出了基于剩余频率来确定冲击能量曲线的拐点位置,进而以拐点处的性能来表征层合板的抗冲击行为（包括冲击阻抗和损伤容限）的新方法。（3）复合材料摇枕安全吊的低速冲击损伤破坏行为研究。摇枕安全吊是一个安装于列车转向架上的部件,其主要功能是在摇枕和托梁发生脱落时可承载其冲击力,避免二者直接掉落在铁轨上而致使列车发生脱轨甚至倾覆事故。因此,安全吊是保证列车安全的重要部件,它主要承受摇枕和托梁掉落时的随机冲击荷载。本文构建了复合材料安全吊的低速冲击有限元模型,并基于仿真模拟研究了两种铺层角度([0]40和[04/904/04/904/04]S)的复合材料安全吊在不同螺栓预紧力（0 kN、5 kN和20 kN）下的低速冲击损伤破坏行为。结果表明,在合适的范围内增大螺栓预紧力有助于防止安装孔周围裂纹的产生,从而提高安全吊在低速冲击荷载下的安全性能;安全吊受冲击时的危险位置位于靠近安全吊的弧形弯折处,以及安全吊与冲击块的接触位置;铺层为[0]40的安全吊比铺层为[04/904/04/904/04]S的安全吊具有更好的抗冲击性能。