复合材料因其优异的力学性能广泛的应用在汽车、航空领域。随着复合材料的制造工艺的完善,应用在车身、机翼上的复合材料结构件也随之增加。因此,复合材料因结构的特殊性而表现出的材料的应变率相关性也需要进一步的研究。在低应变率工况下,复合材料的失效理论及有限元仿真方法较为完善。但是,在高应变率时,材料力学性能会根据应变率的数值实时更新,降低了传统失效判据和有限元仿真的可靠性。为了提高在高应变率下对复合材料有限元仿真的精度,本文提出了针对单向纤维复合材料和编织复合材料的考虑应变率效应的本构模型,并编写相应的VUMAT程序,嵌入ABAQUS中,进行不同工况的有限元仿真。研究的主要内容包括:（1）修正了基于Hashin失效准则的复合材料的损伤判据,在不同的材料方向的材料参数中添加了不同的应变率效应参数,修正了材料在高应变率下的力学性能。对于单向纤维复合材料,定义了6种材料损伤判据,材料的损伤分别采用指数退化和参数退化两种不同的退化形式;对于编织纤维复合材料,定义了7种材料损伤判据,同样提出了两种不同的材料参数退化形式:指数退化和参数退化;（2）基于ABAQUS的VUMAT程序接口,依据提出的单向/编织复合材料本构模型,编写了对应的指数/参数退化程序。考虑到仿真工况的不同,相同本构模型的程序又对应体单元和壳单元两种单元,共计8个VUMAT程序,并进行了仿真程序的调试;（3）根据国家标准制作了45个不同角度的单向碳纤维复合材料层合板,进行了准静态下和高速下的拉伸试验,对得到的数据进行处理,曲线拟合。考虑到试验条件的限制,只进行了单向纤维层合板拉伸试验,编织复合材料层合板的本构模型采用前人已完成的试验结果进行对比。根据高速拉伸试验建立了有限元模型,将调试完成的程序嵌入ABAQUS软件中进行对应工况的仿真,分别对考虑和不考虑应变率效应的有限元仿真结果与其对应的试验结果进行对比。在高应变率下的对比结果表明,单向纤维复合材料当单元应变在0.0065以下时,指数退化的本构模型能更准确的预测材料的损伤失效过程,当单元应变在0.0065以上时,参数退化可以更准确的预测材料的损伤过程;编织复合材料当应变在0～0.002时,指数退化本构和参数退化本构差别不大,均可以正确预测材料损伤过程,当应变在0～0.008时,指数退化的本构模型更为精确,而当应变在0.008以上时,参数退化的本构模型则可以更精确地预测材料的损伤力学特性。通过仿真结果与试验结果的对比,表明了单向/编织复合材料的指数/参数退化的损伤本构模型的有效性;（4）建立了16层高速冲击单向纤维复合材料层合板有限元模型,采用4种单向复合材料本构程序,分别进行了考虑应变率的不同冲击速度下的弹丸冲击层合板的有限元仿真,同时进行了对应工况下的不考虑应变率的有限元仿真。将考虑应变率和不考虑应变率的有限元仿真结果进行了对比。结果表明,当冲击速度小于80m/s时,考虑应变率与不考虑应变率的最大接触力差值小于20%。在相同冲击速度下,体单元参数退化的本构模型峰值载荷对应变率效应最敏感。冲击速度为130m/s时,体单元参数退化损伤本构的最大接触力与不考虑应变率的差值最大,为35.10%。建立了高速拉伸仿真的16层单向纤维复合材料有限元模型,对比不考虑应变率的仿真结果。结果表明,体单元指数退化本构模型的更精确地模拟了高应变率下单向纤维复合材料的吸能特性。相对于不考虑应变率的仿真,吸能百分比提高了34.42%;（5）建立了16层高速冲击编织纤维复合材料层合板有限元模型,采用4种编织复合材料本构程序,分别进行了考虑应变率的不同冲击速度下的弹丸冲击层合板的有限元仿真,同时进行了对应工况下的不考虑应变率的有限元仿真。将考虑应变率和不考虑应变率的有限元仿真结果进行了对比。结果表明:当冲击速度小于80m/s时,四种考虑应变率的本构模型与不考虑应变率的本构模型最大接触力差值小于10%,在此速度内可以用不考虑应变率的本构模型预测最大接触力。当速度在80m/s～130m/s时,最大接触力的差值为20%左右。当速度大于130m/s时,最大接触力的差值大于25%。在相同冲击速度下,体单元指数退化本构模型对应变率效应更敏感。当冲击速度为130m/s时,体单元指数退化的损伤本构的最大接触力与不考虑应变率的差值最大,为23.47%。建立了高速拉伸仿真的16层编织纤维复合材料有限元模型,对比不考虑应变率的仿真结果。结果表明,拉伸仿真中体单元指数退化本构模型更精确地模拟了高应变率下单向纤维复合材料的吸能特性,对比不考虑应变率的仿真结果,吸能百分比提高了13.35%;（6）通过单向/编织复合材料程序之间的横向对比及与不考虑应变率的仿真结果对比,在弹丸冲击仿真中,壳单元与对应的体单元本构模型在相同速度下最大接触力差值小于20%,壳单元有限元模型刚度略小于相同本构的体单元有限元模型。在拉伸仿真中,根据动能曲线及层合板拉断情况可以得出,壳单元和体单元结果也比较接近,进一步验证了各个程序的有效性。通过对比壳/体单元之间的仿真结果可以得出,考虑应变率效应的壳单元在冲击、拉伸工况时,其仿真结果与对应的体单元本构模型基本一致,表明了壳单元应用在高应变率仿真中的有效性,为以后的壳单元应用在应变率效应研究中提供了一定的研究基础。