近年来,由于局部冲突和突发事件的客观存在,防护结构在军事和民用领域应用范围越来越广泛,它对于保护人员和设备免受一定速度范围攻击体的伤害具有极其重要的意义。钢板做为使用最广泛的防护材料之一,军事和民用的防护结构往往利用钢板构造制成,或者说防护结构至少包含钢板。多层板在撞击问题的工程实践和科学研究中被提出和使用,一方面是制造特定大厚度的钢板比较困难,并且多层板组合可以达到某些复杂结构设计的要求,另外一方面是希望通过多层板代替单层板以提高防护结构抗侵彻性能。在设计相关防护结构时,希望寻求一种结构在相同质量(不同材料)或相同厚度(相同材料)的情况下,其抗撞击性能最佳。　　目前,多层金属靶抗侵彻特性的研究虽已有相关的报道,但是对多层金属靶抗侵彻特性的认识远未形成系统和面临不少问题,特别是对间隙式金属靶、不等厚靶板组成的金属靶和双强度金属靶的抗侵彻特性的认识还比较缺乏,并且得到的结论往往不一致。公开文献中考虑的绝大部分是刚性弹对靶体的撞击,很少涉及弹体失效,对弹体在穿甲过程中的变形和断裂模式的认识还不够清楚。弹体变形将对靶体的抗侵彻性能产生很大影响,变形弹和变形靶应该联合起来考虑,这也代表了工程中遇到的一大类问题。　　基于以上背景,本文以单层和多层金属靶为研究对象,采用实验、数值模拟和理论分析,在亚弹速和弹速范围内研究单层以及多层金属靶的抗侵彻特性,揭示弹体和靶体的失效模式及其机理,分析弹体速度和动能消耗量对初始速度的变化规律。　　对低强度高延性Q235钢单层靶的抗侵彻特性进行了撞击实验,数值模拟和理论模型研究,获取了弹体头部曲率半径比(头部形状)和靶体厚度对其抗侵彻性能与失效模式的影响,分析了靶体的变形过程。揭示了弹体阻力与弹体头部形状、靶体屈服强度以及撞击速度之间的关系,确定了靶体的响应力函数公式以及获得了预报靶体弹道极限的理论公式。　　开展了Q235钢多层靶对高强度38CrSi钢弹体的抗侵彻特性研究,得到了各结构靶体的弹道极限和速度曲线,分析了弹体速度和动能对初始速度的变化规律,测取和比较了靶板的塑性变形曲线。通过比较相同总厚度靶体的弹道极限和速度曲线,系统地研究了靶体厚度、靶板叠层顺序、靶板分层数目、靶板间隙、弹体头部形状和弹体撞击速度对靶体抗侵彻性能的影响规律及机理。通过对回收样件的分析,探讨了不同撞击条件下靶体主要失效模式的转变和转变条件,以及由此给靶体抗侵彻性能带来的影响。　　将靶体对刚性弹和变形弹的抗侵彻特性联合起来研究,分析了弹体失效对靶体抗侵彻特性和分层效应的影响。进行了38CrSi钢弹体对热处理45钢单层靶和多层靶的撞击实验,包括平头、卵形头和半球形头高强度以及低强度弹体。通过撞击实验,获取了靶体的弹道极限和速度曲线,分析了分层对靶体抗侵彻性能的影响。基于Q235钢靶体的撞击实验结果,结合弹体头部形状,分析了靶体材料性能对其失效模式以及分层效应的影响。通过对比高强度和低强度弹体撞击45钢靶体的实验结果,分析了弹体强度对靶体抗侵彻性能和分层效应的影响,揭示了弹体和靶体的变形与断裂机制。　　针对Q235钢和45钢板组成的双强度双层金属靶的抗侵彻特性,研究了弹体材料特性、弹体头部形状、弹体撞击速度和靶板叠层顺序对靶体的抗侵彻性能、弹体和靶体失效模式的影响机理。首先,使用高强度和中强度平头弹以及卵形头弹撞击双层靶,得到了双层靶的弹道极限,分析了双层靶抗侵彻性能的影响因素。然后,通过对高速摄像和回收样件的分析,研究了靶体和弹体的失效模式以及其对靶体抗侵彻性能的影响机理。　　本文获得的研究成果可以为防护结构设计以及对单层和多层靶的抗侵彻特性,动能杆弹变形与断裂行为的理解提供必要的实验和理论基础,具有一定的参考价值与指导意义。