层裂是金属材料在冲击波加载下出现的一种动态拉伸断裂,多年来一直是世界各国学者的研究热点之一。在激光技术广泛应用之前,冲击波大多使用轻气炮或是化学爆炸的方式产生,这两种方式产生的应变率在10⁵s^-1以下,而激光冲击波的加载下应变率可达到10⁶s^-1至10⁹s^-1,进行这种极高应变率载荷下材料层裂特性的研究有助于了解材料在极端条件下的动态损伤现象。基于此本文以TC4合金及纯钛箔为例,进行纳秒与飞秒激光冲击波加载下的金属材料的层裂特性研究,利用ABAQUS有限元分析软件对冲击波、材料进行建模后进行仿真分析,模拟出材料层裂发生的动态过程,得到了靶材自由面速度曲线及厚度方向上的拉伸应力分布、不同应变率下材料的层裂强度,分析了完全层裂产生的层裂片大小与激光参数的关系。本文的主要工作及研究内容如下:（1）介绍了多种冲击载荷的加载方式及现阶段广泛使用的层裂诊断技术,分析了不同学者提出的层裂理论模型;对激光冲击波、层裂损伤机理进行了介绍,为本文研究奠定理论基础。（2）利用ABAQUS有限元分析软件对强激光加载下TC4的层裂过程进行仿真分析,仿真结果表明,在纳秒激光加载下TC4的应变率及层裂强度随着激光冲击波峰值压力的增大而增大,随着冲击波加载时间的缩短而增大,并在加载激光参数为能量10J、脉宽5ns时,光斑直径3mm时,TC4靶材达到最大的应变率与层裂强度,分别为3.34×10⁶s^-1与5.26GPa。（3）纳秒激光诱导的层裂行为只能发生的激光冲击波加载的中心区域,层裂区域范围小于激光冲击波的作用区域,且层裂位置靠近材料自由面;增大激光冲击波的峰值压力会增大材料内部的拉伸应力,但不会改变层裂发生的位置;模拟出了材料发生完全层裂时层裂片飞离基体的动态过程,层裂片的径向尺寸随着激光冲击波峰值压力的增大而增大,但不会从超过激光光斑直径,TC4厚度为1mm时,层裂片厚度基本保持在0.03mm左右。（4）进行了飞秒激光加载下1um厚度钛箔的层裂特性研究,研究表明提高冲击波的峰值压力能够提高自由面速度峰值,钛箔的应变率与层裂强度也随之提高,但自由面速度的振荡周期保持不变,层裂片厚度也不会发生变化。在飞秒激光冲击波峰值压力为1000GPa,脉宽200fs、光斑直径0.5mm时得到钛箔的最大应变率与层裂强度,分别为4.59×10⁸s^-1与15.33GPa。（5）飞秒激光加载下,钛箔层裂行为对厚度较为敏感,改变钛箔厚度时,自由面速度曲线会发生较大变化,如峰值速度降低,速度回跳时间延迟,振荡周期增大等;钛箔的层裂形变区域主要集中在飞秒激光加载区域,形变量随着激光能量与脉宽的增大而增大。