个体防护装甲是一类兼备防弹、防刺、防火等多功能的个体式防护器具，在现代的局部性、小规模战争中发挥着越来越重要的作用。传统的防护装甲虽然能够提供较好的防护性能，但是基本不具备变形能力，极大限制了人员进行必要的战术动作和军事行动，因此研制兼顾功能性、灵活性和经济性的新型防护装甲目前已经成为现代科技的一个重点研究方向。个体防护装甲的发展对提高人员自保能力具有重要意义，基于仿生学研究可以为设计高性能装甲提供新思路。小型哺乳动物犰狳的外壳由六边形鳞片紧密拼接而成，采用分层结构设计，具有很好的柔性和防护能力。本文基于仿生学角度出发，并结合复合材料的相关研究结果，通过优化设计出具备良好防护性能和变形能力的柔性复合防弹插板，提高其穿着适体性，从而增强人员的御敌能力，为今后新型防弹插板的设计和优化提供重要参考。本文具体的研究内容如下：
　　(1)借鉴仿生学的思想，通过研究犰狳外壳鳞片的几何排列模式和双层结构形式，设计出一种由六边形鳞片几何排列的防弹插板的新型结构形式。对比不同防护材料的性能优劣，确定仿生复合鳞片采用碳化硅(SiC)陶瓷片模仿硬质外层，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)热压板模仿软质内层。同时确定了仿生鳞片的相关尺寸参数，单个鳞片的边长为12mm，厚度为10mm，SiC层与UHMWPE层的厚度比为1∶1，最终设计出柔性防弹插板的理论几何模型。
　　(2)建立柔性复合防弹插板有限元模型，依据《军用防弹衣安全技术性能要求》(GJB 4300A-2012)Ⅱ级弹道极限V0测试的防弹要求，分别采用7.62mm铅芯手枪弹和7.62mm钢芯手枪弹对防弹插板的有限元模型进行弹道侵彻模拟，结果表明防弹插板均能有效抵抗两种子弹的侵彻作用，验证其具备GJB4300A-2012Ⅱ级防护性能等级。依据模拟结果分析防弹插板的破坏特征：包括防弹插板的3阶段破坏过程、应力分布情况、鳞片协同作用、防弹插板变形、极限防护速度等。模拟分析GJB4300A-2012中规定的规格破片对防弹插板侵彻作用，结果表明防弹插板对破片具备更优异的防护性能。
　　(3)参照建立的有限元仿真模型，制备复合鳞片和柔性防弹插板试件，总结出完整的制备方法和流程。依据GJB4300A-2012Ⅱ级弹道极限V0测试的防弹要求，进行防弹插板弹道性能试验测试，结果表明防弹插板试件分别成功抵抗7.62mm铅芯手枪弹和7.62mm钢芯手枪弹的侵彻作用，验证有限元模拟分析的准确性，通过试验测试证明其具备GJB4300A-2012Ⅱ级防护性能等级。同时利用MTS万能试验机对防弹插板进行柔性测试，当荷载达到50N时，防弹插板的竖向位移约11mm，表明防弹插板具备较好的弯曲变形能力。
　　(4)建立柔性复合防弹插板有限元仿真模型，对防弹插板的面密度进行优化分析。设定5组防弹插板面密度梯度，通过调整优化复合鳞片厚度，鳞片双层厚度比以及垫层厚度等指标，获得满足GJB4300A-2012Ⅱ级弹道极限V0测试防弹要求的防弹插板最小面密度为18kg/m2，最优组合方案为复合鳞片SiC层3mm、UHMWPE层2mm、垫层40层。优化结果充分发挥防护材料的性能，降低防弹插板的重量，更加符合新型防弹插板轻质高效的要求。