聚酰亚胺是近半个世纪发展起来的芳香杂环聚合物中最主要的品种，也是使用温度最高的一类高分子材料。由于聚酰亚胺具有十分优异的综合性能，并可用多途径合成，还可用多种方法加工，因而以多种多样的材料形式在航空、航天、电气、机械、微电子、化工等方面得到了广泛应用。本学位论文以国产YS-20聚酰亚胺材料在航天器上的应用为背景，对其动态力学性能和化学反应动力学性能进行了研究，以此为基础，研究了化学反应对聚酰亚胺超高速碰撞效应的影响。本论文的主要研究内容和研究成果如下：（1）对聚酰亚胺材料的高压物态方程开展了研究。设计并完成了聚酰亚胺材料的二级轻气炮实验，得到了聚酰亚胺材料的Hugoniot参数，即冲击波速度D与波后质点速度u关系式D=c0+su中的常数c0和s：在0~50GPa压力范围内，c0为（2.62±0.22）km/s，s为1.25±0.06；如果要考虑更高的压力范围，可取c0为（2.26±0.26）km/s，s为1.41±0.04。得到了聚酰亚胺材料在冲击压缩下的p-u关系为p=3.27u+1.76u2（0~50GPa压力范围内）。得到了聚酰亚胺材料在常态下的Grüneisen系数为0=1.53。聚酰亚胺高压物态方程的获得为其超高速碰撞效应的数值模拟研究打下了重要基础。（2）完成了聚酰亚胺材料的热分析实验研究。利用差示扫描量热实验测定出聚酰亚胺材料的分解反应为放热反应，反应热为81.96J/g。利用加压热重分析实验得到了聚酰亚胺材料热分解动力学参数随压力的变化规律：随着压力的增加，反应级数基本保持不变，指前因子和活化能逐渐减小。（3）建立了压力、温度相关的热分解动力学模型。聚酰亚胺是一种高分子材料，在强冲击压缩下由于高温高压因素将发生显著的热分解反应。经典的Arrhenius模型描述了反应速率随温度的变化关系，但没有考虑压力的影响。如果要探讨聚酰亚胺在冲击压缩下的热分解行为，压力的影响是客观存在的。本文基于加压热重分析实验结果，在Arrhenius模型中引入压力因素，从而使反应速率的描述更加客观全面，同时也为研究化学反应对超高速碰撞效应的影响打下了重要的理论基础。（4）建立了一种化学反应流体动力学算法。化学反应导致物质组元变化，质量守恒方程形式要复杂得多，而且作为流体动力学数值模拟中的基本单元（网格或粒子等）的压力、比内能以及组元份额等均在不断发生变化过程中。本文从质量作用定律出发，推导了可变多组元系统的质量守恒方程，以单元压力平衡、温度平衡和能量守恒为出发点，给出了单元压力、比内能和组元份额等量的算法。（5）编写了含化学反应的光滑粒子流体动力学（SPH）计算程序。聚酰亚胺在超高速碰撞下，碎片云团的形成及其运动过程中必然伴有显著的化学反应，并放出热量，这时的热传导也可能对物质的热力学状态产生影响，因而非常复杂，但目前还没有现成的程序能对这一过程进行数值模拟。本文基于SPH方法编写了三维程序。利用该程序对脉冲激光辐照铝靶以及脉冲激光引燃火柴问题进行了模拟，对程序的基本功能和化学反应过程的模拟进行了一定的验证。（6）研究了聚酰亚胺材料的化学反应对其超高速碰撞效应的影响。聚酰亚胺是航天器的一种常用热控涂层材料，因而可能受到空间碎片的超高速碰撞，所以研究其超高速碰撞效应具有重要意义。我们利用所获得的高压物态方程、压力和温度相关的热分解动力学模型以及自编SPH程序对聚酰亚胺的超高速碰撞现象进行了数值模拟研究，重点讨论了含化学效应与不含化学效应时碎片云特性的区别。结果表明，化学反应效应对碎片云的宽度、膨胀速度、热力学状态和靶板孔洞直径都有较大影响。分析认为，在聚酰亚胺材料超高速碰撞效应的数值模拟中，考虑化学反应是非常必要的。