随着武器工业不断发展,对军用防护材料的性能要求也越来越高,更安全、轻质、舒适的防弹材料成为现阶段研究主流。陶瓷-纤维复合装甲板与传统防护结构相比,具有吸能效果好、面密度低、防护效果佳等优点。为研发出更高效、轻质的防弹装甲板,本文以直径12.7 mm的穿甲弹为冲击体,从仿真模拟和弹道实验两个方面对装甲板结构进行了设计和研究。首先,设计了不同材料和结构的陶瓷面板和纤维背板并利用ABAQUS仿真软件对所设计的装甲板进行冲击模拟,然后在模拟的基础上制备了陶瓷-纤维复合装甲板并进行弹道实验以验证模拟结果的准确性,最后通过调整装甲板各组分厚度设计出面密度最低的防弹装甲板,研究结果显示:当纤维铺层方式相同时,CF层合板在380 m/s的较低冲击速度和780 m/s的较高冲击速度下的抗冲击效果优于UHMWPE层合板,而UHMWPE层合板在580 m/s的中等冲击速度下的抗侵彻效果优于CF层合板。纤维层合板的铺层角度对防弹效果也有较大影响,角度铺层层合板的抗侵彻效果要好于正交铺层层合板,当CF层合板纤维铺层方向为[45/-45]4,UHMWPE层合板纤维铺设方向为[0/30/60/90]2时,层合板的防弹效果最佳。纤维层间混杂可明显提高层合板的抗冲击性能,其中以UHMWPE纤维板为冲击面且与碳纤维以1:1的比例交替铺层时,制得的层合板防弹效果最佳。陶瓷的力学参数和结构对装甲板的防弹性能影响很大,相较碳化硅和氧化铝陶瓷,碳化硼陶瓷的防弹效果最佳。拼接陶瓷可降低陶瓷受冲击后的损坏面积,由边长为8 cm的正四边形陶瓷块拼接制得的陶瓷装甲板综合性能最佳;制备了不同结构的陶瓷-纤维复合装甲板并进行了弹道冲击实验,验证了仿真模型的准确性。对陶瓷-纤维复合装甲板进行结构优化后,提出了装甲板在受780 m/s冲击时的最佳厚度组成,即陶瓷面板为16 mm、纤维背板为10 mm时,装甲板在抵御弹丸冲击的同时还具有最小的面密度,可为工程实际提供参考。