防弹复合材料是一类结构和性能特殊的复合材料，其设计目标是在最小的面密度下实现材料最大的能量吸收和抗弹道冲击侵彻能力。本文结合材料性质、材料失效机制和弹体对材料的侵彻机理，对如何实现这一设计目标进行了研究。本文利用万能材料试验机分别研究了Kevlar129芳纶纤维、T300-6K碳纤维和S2玻璃纤维复丝及其平纹织物的单层复合材料轴向拉伸力学性能，并利用三段分离式SplitHopkinson Pressure Bar（SHPB）装置对上述三种织物复合材料在不同应变率下的动态压缩性能进行探讨。研究表明：轴向拉伸断裂强度芳纶纤维复丝强度高于玻璃纤维，碳纤维最差，而由于织物组织结构关系单层芳纶纤维平纹织物复合材料强度高于玻璃纤维，碳纤维最强；横向动态压缩性能方面，三者均为应变率相关材料，碳纤维与芳纶纤维复合材料压缩应力相当，且前者大于后者，而玻璃纤维最大。在特定工艺条件下制备三种纤维低树脂含量单一纤维复合材料，结合Swancor980环氧树脂基本力学性能以及三种纤维表面形貌特征，采用三点弯曲试验对三种单一纤维复合材料层间界面粘合性能进行研究。同时，采用±45°拉伸试验对复合材料纵横剪切性能进行测试表征。结果表明最大层间剪切强度芳纶纤维复合材料强于玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料最差；面内纵横剪切性能方面，玻璃纤维复合材料纵横剪切强度最大，芳纶纤维复合材料次之，碳纤维复合材料最差；碳纤维复合材料的面内剪切模量最大，玻璃纤维复合材料次之，芳纶纤维复合材料最差。在充分考虑材料轴向拉伸性能以及横向压缩性能上的优势互补以及树脂界面的粘合性能的基础上，对厚向层间混杂复合材料进行组合设计及制备并对其进行弹道冲击性能测试，对弹道极限速度V50和弹道极限指数BPI进行表征。结果表明：单一纤维复合材料抗弹道侵彻性能芳纶纤维复合材料优于玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料最差；厚向层间混杂复合材料能有效的提升复合材料的抗弹道侵彻性能且具有明显的厚度效应。此外，本文从弹道侵彻响应，材料破坏失效模式和能量吸收三个方面对复合材料抗弹道侵彻机理进行的初步探讨，进一步说明了复合材料在弹道冲击中侵彻响应具有厚度效应，迎弹面以压缩、剪切等非弹性破坏为主，背面以纤维的拉伸变形和破坏、分层和鼓包为主；层间混杂复合材料充分发挥了对位芳纶纤维高抗拉和高韧性，碳纤维与S2玻璃纤维的抗压抗剪能力，具有明显的正向混杂效应。在此基础上，应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对复合材料抗弹道侵彻进程进行模拟计算与分析，结合弹道试验测试结果进一步分析各个侵彻吸能机制对弹道侵彻吸能的贡献、冲击侵彻过程中弹体和靶板之间的相互作用及侵彻破坏的演变过程和规律，结果表明有限元模拟与试验吻合性较好。