超混杂复合防护结构与传统均质金属装甲相比,具有面密度低、冲击吸能高、防护性能好等优点,在兵器工业、防护工程等领域有着广泛的应用。本文以日本遗留化学武器挖掘、拆除过程中偶然爆炸的安全防护需求为出发点,以150mm红弹爆炸破片为防护对象,开展了超混杂防破片板的结构优化设计和侵彻冲击响应研究。主要研究内容及结论归纳如下:(1)在分析150mm红弹爆炸破片杀伤力的基础上,确定了防破片板的防护要求,结合超混杂复合防护板的特性和已有的研究成果,根据面密度要求,提出三种防护结构方案。(2)分别利用能量耗散模型、应力波模型和损伤力学模型深入地分析了主要结构材料的冲击破坏机理。采用LS-Dyna数值分析软件建立了三种超混杂复合结构的侵彻分析模型,对防护板的侵彻过程进行了数值模拟,并与模拟破片侵彻防护板试验结果进行了对比分析。(3)通过所建立的数值分析模型,在面密度相同的条件下,研究了结构层厚度变化对防护性能的影响;并深入分析了不同结构在破片侵彻过程中的冲击响应机理;最后通过防护性能和实用性的综合对比,认为陶瓷/钢板/FRP结构以陶瓷层3mm、钢板4mm,背板FRP层2.7mm的层厚构成的超混杂复合防破片板的性能最优,可应用于防护室的结构设计。