为了提高传统层叠金属陶瓷复合材料的抗侵彻性能,设计了一种由点阵金属骨架、陶瓷、金属板及环氧树脂胶结剂所组成的新型复合材料。通过数值模拟研究了7.62mm钢质弹丸侵彻该型复合材料时的抗侵彻性能,分析了复合材料各子结构的吸能表现、破坏形式以及弹丸的速度和加速度等变化规律,并与层叠金属陶瓷复合材料在相同侵彻条件下的抗侵彻性能进行了对比分析。通过研究本文可以得到如下结论:(1)应用ANSYS/LS-DYNA软件对弹丸侵彻三类金属陶瓷复合靶板(层叠金属陶瓷复合靶板、金属蜂窝陶瓷复合靶板和金字塔金属陶瓷复合靶板)的过程进行数值模拟研究,分析弹丸侵彻三类复合靶板过程中弹靶的Mises应力云图,可以得到弹靶有限元模型的变形和断裂情况,从而揭示了靶板的破坏机理和弹丸的墩粗变形;弹丸作用陶瓷并在陶瓷表面形成微裂纹,随着微裂纹变粗、变长和变多,微裂纹逐渐连接在一起,陶瓷发生破碎;点阵金属骨架(金字塔型金属骨架和蜂窝型金属骨架)能吸收弹丸大量能量,同时在弹丸侵彻靶板过程中与环氧树脂胶结剂共同作用陶瓷,从而达到了约束陶瓷飞溅的作用,大幅度提高了金属陶瓷复合靶板的抗侵彻性能;弹丸侵彻背板之前速度已经降低,更重要的是弹丸头部已经墩粗,相比面板,弹丸作用背板的时间更长,背板的变形更大,因此背板吸收的弹丸能量多于面板吸收的弹丸能量。(2)金属陶瓷复合靶板对弹丸的作用力先快速增强,然后急剧降低,此后偶尔有几段上升,但整体趋势是减少;陶瓷破碎后,金属陶瓷复合靶板对弹丸的作用力急剧下降,说明金属陶瓷复合靶板中对弹丸墩粗起主要作用的是陶瓷;垂直侵彻条件下,金属蜂窝陶瓷复合靶板的抗侵彻性能最强,层叠金属陶瓷复合靶板的抗侵彻性能最弱,而金字塔金属陶瓷复合靶板的抗侵彻性能介于金属蜂窝陶瓷复合靶板与层叠金属陶瓷复合靶板之间。(3)侵彻角度的减少,弹丸贯穿金属陶瓷复合靶板的相对厚度有所增加,使得弹丸贯穿靶板后的剩余速度减少,复合靶板的抗侵彻效果增强;相比层叠金属陶瓷复合靶板,点阵金属陶瓷复合靶板的抗侵彻效果对侵彻角度更加敏感,使得点阵金属陶瓷复合靶板具有更加优异的抗斜侵彻性能,但金属蜂窝陶瓷复合靶板吸收的能量大于金字塔金属陶瓷复合靶板,说明金属蜂窝陶瓷复合靶板抗斜侵彻性能最强,其次是金字塔金属陶瓷复合靶板,而层叠金属陶瓷复合靶板的抗斜侵彻性能最弱;弹丸的侵彻速度对靶板抗侵彻效果的影响是通过形成陶瓷锥大小来决定。(4)通过对比不同弹头侵彻金属陶瓷复合靶板,可以得出锥形圆柱弹的侵彻性能最强,平头圆柱弹的侵彻性能最弱,而圆头圆柱弹的侵彻性能介于锥形圆柱弹与平头圆柱弹之间,因此在设计金属陶瓷复合靶板的时候可以提高面板的硬度和强度,达到墩粗弹丸的作用效果,从而提升复合靶板的抗侵彻性能。(5)弹丸侵彻靶板过程中,面板的作用是墩粗和约束陶瓷的破碎,背板是支撑陶瓷并显著提高复合靶板的抗侵彻性能。因此在金属板厚度保持不变的条件下,面板和背板存在最优的厚度比,使得复合靶板的抗侵彻性能最强。