结构在强动载荷下作用下的响应是一个引起广泛关注的问题,对结构设计和安全评估有着尤为重要的意义,因而在一系列的工程实际问题中有着重要的运用.空穴膨胀模型,作为一种重要的理论分析方法可以用来作为结合经验方法和分析方法的桥梁,又可以作为分析方法运用到数值模拟中达到简化计算的目的,因而对空穴膨胀模型的研究,具有十分重要的意义.该文以金属材料为主要研究对象,扩展和深入了空穴膨胀模型的研究,讨论了采用不同的简化材料本构关系,采用不同的变形模式得到的空穴膨胀模型,基于这些空穴膨胀模型,推导了不同形状弹头的侵彻方程,分析和讨论了材料参数,膨胀模型,对空穴特性,侵彻深度的影响.在理论研究方面,该文提出了采用双线性简化模型的球形及柱形空穴膨胀模型,以及更为准确的三线性的球形空穴膨胀模型,根据弹塑性区的动力学控制方程,空穴表面边界条件,以及弹塑性边界的质量、动量守恒条件,推导了弹塑性界面的扩展速度,空穴表面的应力,以及介质中的应力分布,对不可压缩模型给出了全场的解析解,对于可压缩模型采用Adams-Bashforth方法得到了其数值解.分析了材料参数对不同模型的空穴膨胀特性的影响,比较不同模型在理论推导,计算效率,与所得结果的差别.在对侵彻和穿透问题的具体应用上,基于推导的空穴膨胀模型,该文对不同形状弹头的侵彻和穿透过程进行了分析,讨论了不同弹头形状的侵彻过程中的影响因素,并与文献中的侵彻和穿透实验结果进行了比较,结果表明,基于空穴膨胀理论的侵彻与穿透模型预测与实验结果吻合得较好.这对在对侵彻和穿透问题的分析中采用适当的简化模型,以及相应简化带来的误差影响提供了可供借鉴的依据.