三维正交机织复合材料是一种先进复合材料,由于其在厚度方向引入了增强纤维,克服了复合材料层间性能弱的缺点,有效地改善了材料整体力学性能,具有更好的抗撕裂、抗侵彻、及高吸能等优异性能,广泛应用于航空航天、防护工程、汽车制造等领域。本文中,采用实验、工程分析方法、数值模拟和量纲分析相结合的方法,系统地研究了三维正交机织E玻璃纤维/环氧树脂复合材料动态力学性能和抗侵彻性能。通过MTS和SHPB实验装置系统地研究三维正交机织玻璃纤维/环氧树脂复合材料一维应力下的动、静态实验力学性能,得到其在不同应变率、不同方向上的应力-应变曲线,根据实验数据给出了该材料强度及破坏应变随应变率的变化规律的数学表达形式,表明该材料具有明显的应变率效应和各向异性特征。宏观上,提出了一个依赖应变、应变率的损伤弱化因子,用粘弹性模量降低度量来表征材料的损伤弱化效应,并将其引入到非线性粘弹性模型中,得到了应变率相关且考虑损伤弱化效应的一维应力动态粘弹性本构关系。从细观上,分析了该材料变形过程中破坏的压剪耦合机理,基于“有核长大”思想和“等效微孔洞体系”概念,给出了损伤的严格细观统计学定义,并导出了材料压剪耦合损伤演化方程的一般形式；同时,将其引入表征复合材料的非线性弹性/Maxwell粘弹性本构模型,通过最小二乘法对实验数据进行优化拟合,得到了该材料应变率相关的含损伤本构关系的一种新形式。使用弹道冲击装置对三维正交机织E玻璃纤维／环氧树脂复合材料进行弹道侵彻实验,得到了不同因素对该材料的抗侵彻性能和破坏模式的影响规律。以弹丸贯穿靶板的能量守恒为出发点提出了超临界耗能概念,并由此提出一种计及钢球贯穿靶板耗能速度效应的超临界耗能分析模型,利用泰勒级数展开,给出了一种简单实用的能量分析模型计算公式,并以此模型和完全贯穿区实验数据为基础,通过最小二乘法拟合,确定了分析模型中的有关参数,从而成功地预测了靶板的V50值。同时,采用LS-DYNA商业软件模拟了球形弹、柱形弹侵彻该材料的过程,给出了侵彻过程中弹丸的速度和加速度的变化时程曲线,探讨了弹丸侵彻阻力的变化情况与靶板吸能模式之间的关系,模拟结果与实验结果符合较好。在弹道工程分析方法上,以改进的横观各向同性材料本构关系为基础,考虑了各向异性修正和材料本身的应变率效应,将球腔模型和柱腔模型结合起来,得到了一种准一维工程分析方法。自编程序计算分析了弹丸侵彻三维正交机织玻璃纤维复合材料靶板的问题,给出了弹丸剩余速度与侵彻深度关系的规律性结论,结果与弹道实验符合较好,并将其结果与LS-DYNA的模拟结果对比,基本一致,证明了该方法的简明高效性。最后,将量纲分析方法应用到三维正交机织复合材料的贯穿问题中,得到其抗贯穿模型律,进而分别讨论了两类问题的相似律,给出了在相同弹丸打击速度下最大侵彻深度与弹丸尺寸的关系和弹丸无量纲剩余速度与无量纲靶板厚度及无量纲的入射速度的关系,分析结果和弹道贯穿实验数据具有较好的一致性。