撞击防护问题的研究对地面战争武器装备及空天环境中运行的航天器至关重要。大量研究表明,弹丸在不同撞击速度下,会对防护结构产生不同破坏效果。由此产生了针对不同撞击速度的防护技术,其中以Whipple结构为代表的超高速撞击(3km/s以上)防护技术及以复合装甲为代表的低速撞击(1.3km/s以下)防护技术已经发展十分成熟且工程应用广泛。而对撞击速度在1.3km/s～3km/s的高速撞击,相应的防护技术研究尚不成熟,且几乎没有工程应用实例。近年来,随着一系列动能武器的发展,针对1.3km/s～3km/s的撞击威胁与日俱增,对相应防护技术提出了新的要求。与此同时,对高强、轻型的防护材料(如芳纶、超高分子量聚乙烯等)的研究不断发展完善,工程应用实例也越来越多,考虑此类材料用以高速撞击防护具有重要意义。本文以超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为研究对象,采用分层建模法建立了材料的有限元模型。基于对UHMWPE防护板的高速撞击试验结果对模型进行了修正。通过修正后的模型,研究了多层UHMWPE防护结构的撞击防护特性。主要研究结论如下。(1)通过单层防护板的撞击试验结果确定仿真模型的准确性以调研文献为主要途径,获取材料的相关参数,确定状态方程及失效准则等,从而建立合理的仿真模型。为了保证仿真模型的准确性,使用单层UHMWPE板进行了2km/s速度的撞击试验,得到防护板击穿情况,背面凸起高度、直径,正面弹孔直径等。通过以上量化数据,修正仿真所使用的材料参数及其他设置。最终得到的仿真结果与试验结果的各量化数据相差11%以内。(2)基于经过修正的仿真模型建立双层防护结构并研究其防护特性使用经过试验结果修正的仿真模型参数建立双层结构仿真模型。研究同等面密度下单层结构和双层结构在0.5km/s～3km/s撞击速度下防护效果的差异,随后研究间距对双层防护结构的影响。结果发现撞击速度在2km/s以上时,双层结构防护效果显著优于单层,同时双层结构间距达到10cm时防护效果达到最佳。(3)基于修正的仿真模型建立三层和四层防护结构并研究其防护特性使用经过试验结果修正的仿真模型参数建立多层防护结构的仿真模型。保持相同面密度研究三层结构与四层结构在0.5km/s～3km/s撞击速度下的防护性能表现。结果发现层间距均匀分布有利于提高结构的防护性能。同时在撞击速度2km/s以上时,增加防护层数可以提高防护性能