21世纪,在和平发展的时代背景下,局部地区武装冲突和恐怖袭击仍时有发生。防弹插板作为一种单兵常用防护装备,因可有效保护身体重要部位,降低外界杀伤元对人体造成的贯穿性和致命性伤害,受到各国军事机构的重视。为适应现代高技术军事防护需求,国内外学者进行了大量研究,力求突破防弹板材质单一、质量较大和机动性差的问题限制。目前,以陶瓷为面板,高性能纤维层合材料或金属材料为背板所制备而成的复合体具备优异的防护性能,但未能实现“防护性-轻量化-柔曲性”一体化优势。因此,在保证弹道防护有效性的前提下,优化原料选择及结构设计,减轻防弹装甲的重量,增加单兵作战机动性能,是亟待解决的难题。本课题依托国家重点研发计划项目,借鉴模块式复合装甲的设计思路,设计制备以陶瓷单元拼接结构为面板和以UHMWPE纤维复合材料为背板的新型防弹复合材料,在实现材料可弯曲性能的基础上,借助Micro-CT扫描、ABAQUS/Explicit有限元分析等多种方法探究其在抵御7.62mm穿甲燃烧弹侵彻的力学行为,为防弹领域的材料结构优化、损伤评估以及抗冲击性能规律探索提供重要的理论依据和实验支撑。主要研究内容如下:（1）原料选择与结构设计。依据材料属性,选用B4C或Si C作为陶瓷层原料,通过ABAQUS有限元分析软件,探究不同陶瓷单元结构对其防护性能影响规律,获得面板层柱状单元优选结构。通过拉伸、弯曲、低冲等试验方式,确定陶瓷层树脂基体类型及UHMWPE背板纤维排列方式,最终形成陶瓷面板与UHMWPE背板复合的防弹材料复合形式。（2）防弹复合材料的制备。利用浇筑成型法和模压成型法将高性能结构陶瓷材料与柔性树脂基体复合制备半硬质陶瓷面板,选用UHMWPE纤维通过0°/90°排列制备UD背板,使用特殊粘接技术及成型工艺复合制备陶瓷/UHMWPE纤维防弹复合材料。（3）弹道性能测试及损伤表征。依据GJB 4300A-2012（III级）对制备的防弹复合材料进行打靶测试。通过扫描电子显微镜（SEM）及Micro-CT断层扫描方式对弹道侵彻后复合材料进行损伤分析,揭示复合板抵御子弹冲击时的能量耗散机制。结果表明,子弹侵彻复合板的损伤演变过程,主要分为陶瓷层“脆性碎裂”响应阶段及背板“冲塞-压缩”响应阶段,面板层陶瓷颗粒间基体种类及可变形能力对复合板防护性能影响不大,陶瓷种类和侵彻点位置对复合材料抗侵彻能力影响较大。其中,使用B4C陶瓷材料制备的A-B复合板面密度相较于Si C陶瓷材料制备的A-S复合板减重10.4%,可实现面密度≤40kg/m~2的轻质防护。（4）弹道侵彻有限元分析。利用ABAQUS/Explicit有限元分析工具,建立B4C/UHMWPE纤维复合板有限元模型,模拟复合板抗7.62mm的穿甲燃烧弹的侵彻过程,分析其损伤演化以及能量耗散过程,并与实际打靶试验结果对比验证模型的准确性。计算结果表明,基于ABAQUS/Explicit有限元分析工具建立的侵彻模型为有效模型,有助于预测不同工况下防弹材料的失效过程。