随着科技的发展,人类对材料有了更高的要求,从而诞生了具有轻质、高强、防腐、耐水、耐火等性能的复合材料。大自然经过数百万年的演化,几乎所有的天然材料都具有优雅、精细和有组织的结构,显示出卓越的冲击力阻抗和损伤容限。近年来,3D打印等增材制造方法使研究人员能够用这种材料制造复杂的微观结构,已被广泛用于研究结构-性能关系。这些研究缺乏一个系统的和公平的比较,但是根据不同的功能和负载条件,不同的生物结构应具有不同的性能,研究它们的优点和缺点对于新型仿生复合材料的实际设计非常有帮助。仿生复合材料具有优良的静态及动态力学性能,但是目前为止,关于其微观尺寸对断裂韧性影响,和动态载荷下裂纹在复合材料内部扩展的研究不是很多,因此,研究不同结构参数对仿生复合材料的动态断裂行为影响具有重要意义。本论文主要工作内容分为三个部分。第一部分研究了3D打印使用的基质材料Vero White Plus树脂和Tangoplus粘弹性材料准静态力学性能,包括准静态压缩和拉伸,初步得到两种基质材料的力学参数。第二部分研究了浆砌层状仿生复合材料动态断裂行为。首先设计了不同的长宽比和粘结层厚度的浆砌层状仿生复合材料试样,再采用分离式霍普金森杆动态三点弯冲击实验,最后使用ABAQUS有限元分析软件,建立全尺寸的实验模型进行了数值模拟,研究分析了粘结层厚度、长宽比等参数对浆砌层状仿生复合材料动态断裂行为的影响。实验和数值模拟结果表明:软质材料层的缓冲和吸能特性延缓和阻碍了裂纹的扩展,影响了试样的冲击断裂抗力,随着硬质材料长宽比增加、软质材料层厚度减小,裂纹越倾向于“穿过”而不是“绕过”硬质材料,其峰值冲击抵抗力越大。第三部分研究了分支交错层状仿生复合材料动态断裂行为。首先设计了不同的长宽比和粘结层厚度的分支交错层状仿生复合材料试样,然后使用分离式霍普金森杆三点弯实验和ABAQUS数值模拟方法,通过研究分析得到了冲击速度、长宽比和软胶层厚度等参数对3D打印分支交错层状仿生复合材料动态断裂性能的影响。实验结果表明:当试样结构相同,随着冲击速度和硬质材料长宽比增大、软质胶层厚度减小,裂纹穿过硬质材料和基质材料界面处的能力也随之增强,越倾向于穿过硬质材料沿直线扩展,峰值动载荷和起裂功随之增大,试样整体结构越显脆性;反之,裂纹穿过硬质材料和基质材料界面处的能力也随之减弱,越倾向于避开硬材料穿过软材料沿着折线扩展,峰值动载荷和起裂功随之减小,试样的增韧效果越好;有限元模拟结果表明,随着宽度增加试样断裂韧性随之增加,裂纹倾向于绕过硬质材料沿着软胶层扩展;采用实验设计的冲击方向,试样的断裂韧性高于其他方向。