金属材料的宏观力学性能与微细观结构密切相关,其中晶粒尺寸被认为是最重要的因素之一。随着晶粒度减小,晶界数量增大,大量的晶界阻碍了金属塑性变形过程中的位错运动,从而导致金属的屈服强度增大。为了提高金属材料强度,人们已发展了多种严重塑性变形（Severe plastic deformation,SPD）技术来制备超细晶或纳米晶金属材料,在准静态加载条件下开展力学性能测试实验,揭示了金属材料强度与晶粒尺寸之间基本满足Hall-Petch关系,即随着晶粒尺寸减小,强度显著提高。本文以高纯铝（纯度大于99.99%）轧制板材为研究对象,通过不同热处理工艺来改变晶粒尺寸,并对材料进行了微观组织结构表征,结果显示热处理后得到平均晶粒尺寸分别为60、100、500μm的高纯铝样品。利用Zwick-HTM-5020液压高速拉伸试验机和一级轻气炮加载技术,分别开展高纯铝单轴拉伸和三轴拉伸力学性能实验研究,重点关注不同应变率和应力状态下晶粒尺寸对高纯铝动态拉伸力学性能和层裂行为的影响。得到以下结论:（1）借助Zwick-HTM5020高速拉伸试验机,并结合数字图像相关性全场应变测量技术,开展了不同晶粒尺寸高纯铝的轴向拉伸力学性能实验研究,得到了不同应变率下材料的拉伸应力-应变曲线,并对实验后样品进行显微分析,结果显示:高纯铝在受到拉伸应力时,晶粒会发生扭转,沿着拉伸方向拉长,微孔洞在晶界处成核并沿着拉伸方向的法向长大贯通;晶粒尺寸对高纯铝材料的应变强化效应具有一定的影响,并且高纯铝材料在中应变率下的强度与晶粒尺寸强相关,高纯铝材料的延伸率也随着晶粒尺寸的增大而减小。高纯铝材料在中应变率范围内定性的满足Hall-Petch关系。（2）采用平板撞击实验技术,开展了三种晶粒尺寸的高纯铝板材层裂行为实验研究。通过改变飞片击靶速度,在靶板中实现初始层裂状态和完全层裂状态。基于自由面速度时程曲线和微损伤演化及断口显微形貌分析,讨论了晶粒尺寸对高纯铝板材层裂特性的影响规律。实验结果显示:1)晶粒尺寸对高纯铝板材层裂强度的影响强烈依赖于冲击加载应力幅值,在低应力条件下层裂强度与晶粒尺寸之间表现出反Hall-Petch关系,而在高应力条件下晶粒尺寸对层裂强度却几乎没有影响;2)通过与高纯铝棒材实验结果对比分析,发现冲击方向与晶界取向之间的关系对层裂特性有显著影响,当冲击方向与晶界取向垂直时,材料抵抗层裂能力显著降低;3)随着晶粒尺寸增大,靶板损伤区的微孔洞分布范围增大、数量减小、尺寸增大,并发现冲击压缩过程引起的晶粒细化现象;4)随着晶粒尺寸增大,层裂微观机制从韧性沿晶断裂向准脆性沿晶断裂转变,并在断口上观察到少量随机分布的小圆球,表明微孔洞长大、聚集过程中热效应不容忽视。（3）基于Jacobi,张凤国等人的研究结果,假设晶粒尺度的影响反映在材料内部潜在的孔洞成核总数上,又根据Molinarui和Wright的研究结果,单位体积材料内部潜在的成核孔洞数与晶粒尺寸之间的关系为N≈b-3。将晶粒尺寸对孔洞成核的影响耦合到Curren等人通过对软回收样品微观孔洞数据统计提出的NAG模型（Nucleation And Growth）损伤断裂模型中,采用用户子程序的形式把修改后NAG损伤模型嵌入到商业有限元计算软件Abaqus中,对高纯铝层裂实验进行数值计算。计算结果显示:不同晶粒尺寸高纯铝的自由面速度曲线与实验结果吻合度较好,表明该模型能较好描述晶粒尺寸对高纯铝损伤断裂的影响。