冲击防护材料广泛应用于车辆、舰船和人体装甲上。性能优异的冲击防护材料不仅应质量轻,而且需具备良好的综合力学性能。传统的均质材料难以同时满足上述要求,因而复合材料和结构得到广泛研究。陶瓷具有低密度、高硬度和高强度等特点,是常用的冲击防护材料,常用于坦克和军用飞机等防护装甲,但其高脆性严重制约了它更广泛的应用。聚脲具有低密度、高韧性、耐磨和耐冲击等特点,与金属和非金属都具有良好的粘结力,其在抗冲击和抗爆结构中的应用在近年来受到关注。复合应用陶瓷与聚脲,充分发挥两者的性能特点,将为设计和制备高性能防护结构提供新的可行途径。本文基于数值模拟开展陶瓷/聚脲复合结构的抗冲击性能研究,先探讨了陶瓷及其复合结构抗冲击性能模拟中存在的问题,确定合适的模拟方案和参数;然后,系统地分析了不同陶瓷/聚脲复合结构的抗冲击性能,得到了结构型式、参数和冲击条件等对其抗冲击性能的影响规律,将为陶瓷/聚脲复合结构的设计提供指导。具体而言,包括如下工作:首先,针对平头钨合金弹高速冲击陶瓷板试验,采用光滑粒子流体动力学（SPH）法进行模拟,通过试验结果对模拟结果进行了验证。对比分析了SPH法和其它方法模拟结果的优劣,开展了SPH模拟中接触处理方法、人工粘度和光滑长度等参数的影响研究。结果表明:SPH模拟能再现冲击过程中弹体头部的镦粗、靶板正面的喷射和背面的鼓包运动等现象,模拟得到的弹靶变形特征定性上与试验中观察的结果一致;同时,采用合适的参数,SPH模拟能较好地预测弹体的剩余速度和剩余质量,预测结果总体上优于已有的其它方法。通过对比罚接触法（PCM）和粒子近似法（PAM）两种弹靶接触处理方法发现:两者的模拟结果差别不大,而PAM不涉及参数选择,采用其模拟陶瓷的高速冲击问题更方便。人工粘度的影响研究表明:一次人工粘度系数（Q₂）对弹体剩余速度影响较大,剩余速度随Q₂增大而减小。此外,研究发现:与有限元法（FEM）一样,SPH的模拟结果表现出对粒子间距的敏感性,可以通过采用相同的光滑长度和等效的人工粘度的方法来显著减小粒子间距敏感性。上述研究表明SPH在模拟弹体高速冲击陶瓷中具有一定的优势,但需要注意合理地建立模型和确定相关的参数,这为SPH在陶瓷/聚脲复合结构抗冲击性能模拟中的应用奠定了基础。然后,采用SPH和有限元法（FEM）耦合模拟技术,研究了陶瓷/聚脲层合板的抗冲击性能。建立了平头弹冲击与上述试验用陶瓷板等面密度的陶瓷/聚脲层合板的SPH-FEM耦合模型,通过数值模拟研究了靶板配置型式、界面状态和聚脲层厚度对陶瓷/聚脲层合板抗冲击性能的影响。结果表明:在陶瓷层背面布置聚脲（C2型）的粘结状态的层合板抗冲击性能最好,明显优于等面密度的陶瓷板。通过聚脲层厚度对层合板抗冲击性能的研究发现:粘结状态下,当聚脲层的总厚度从6 mm增加到10 mm时,对在陶瓷正面和背面布置等厚度聚脲（C3型）的层合板抗冲击性能有较好的改善。此外,除在陶瓷层正面布置聚脲（C1型）的层合板的聚脲层厚度为10 mm和12 mm外,粘结的层合板的抗冲击性能优于层叠的层合板。研究了C2型层合板受不同头部形状的弹体正侵彻和斜侵彻时的抗冲击性能,结果表明:靶板抵抗平头弹、圆头弹、卵头弹和锥头弹的能力依次下降;四种弹体斜侵彻靶板的跳弹角度均为75°,但头部形状为曲线的弹体在侵彻过程中比头部形状为直线的弹体发生跳弹的时间更早。上述内容表明聚脲可有效地改善陶瓷的抗冲击能力,配置合理的陶瓷/聚脲层合板的抗冲击性能显著优于相同面密度的纯陶瓷板。最后,研究了仿珍珠母陶瓷/聚脲复合结构的冲击损伤特性和规律。模仿珍珠母的“砖-泥”式结构,设计了仿珍珠母陶瓷/聚脲复合梁,建立其受平头弹冲击的有限元模型,分析其冲击损伤特性和规律,并与纯陶瓷梁进行了对比。结果表明:在高速冲击下,陶瓷梁发生整体性破坏,仿珍珠母复合梁损伤范围小,能更好地保持结构完整性,具有更好的抗多次打击能力。当冲击速度增大时,陶瓷梁的损伤范围不断加大,损伤程度不断加剧,而仿珍珠母复合梁的损伤范围在冲击速度高于一定值（50 m/s）后变化不大,仅损伤程度增加。此外,当减小仿珍珠母复合梁中陶瓷片的尺寸和聚脲层的厚度时,其损伤范围和损伤程度会下降。