La espuma de carbono basada en carbón (CCF) se ha utilizado ampliamente en el sistema de protección térmica (TPS) de vehículos hipersónicos debido a sus buenas propiedades de aislamiento térmico y mecánicas. Además, el CCF puede absorber grandes cantidades de energía cuando se aplasta, de modo que la estructura sándwich de CCF puede mejorar eficazmente la resistencia al impacto del TPS. Sin embargo, hay pocos estudios sobre el rendimiento al impacto de las estructuras sándwich de CCF, incluso sobre el modelo constitutivo mecánico (MCM) del CCF. Este trabajo de investigación construyó el MCM de CCF y estudió las propiedades de impacto a baja velocidad. Se llevaron a cabo una gran cantidad de experimentos para establecer un MCM de CCF efectivo y completo que tiene tres partes: propiedades mecánicas básicas, criterios de fallo por carga multiaxial y reglas de endurecimiento. Se realizaron una serie de pruebas sobre el rendimiento al impacto a baja velocidad de dos estructuras sándwich de CCF, y se establecieron modelos de elementos finitos (FEM) de acuerdo con el MCM de CCF para simular estas pruebas. Los resultados experimentales y de simulación estuvieron en buena concordancia. El mecanismo de daño por impacto fue revelado por las pruebas y los FEM. El MCM se puede utilizar no solo para la simulación del proceso de impacto a baja velocidad, sino también para el análisis de fallos de otras estructuras de CCF, lo que ayudará a diseñar estructuras de CCF a bajo costo.