轻型陶瓷/金属复合装甲抗垂直侵彻过程中陶瓷碎裂行为研究*

余毅磊，蒋招绣，王晓东，杜成鑫，杜忠华，高光发,

（1. 南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094；2. 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，浙江 宁波 315211）

近年来，防护结构呈现出高性能和轻量化的需求，相对于整体金属装甲而言，双硬度装甲显示出了更高的弹道效率[1]，在各型双硬度装甲中，以高级陶瓷为硬质层，铝合金或钢为背板的陶瓷/金属复合装甲被广泛用于轻型装甲。而同时兼顾轻量并进一步提高轻型陶瓷复合装甲的弹道性能已成为陶瓷复合装甲系统的研究热点之一[2]。

大量学者通过侵彻深度试验（depth of penetration，DOP ）[3-9]采用半无限厚背板，研究了不同工况陶瓷复合装甲对侵彻深度和微分效率因子的影响，分析表明，弹丸速度、陶瓷类型、陶瓷厚度和背板材料对弹道性能有较大影响。

现有研究表明[10-11]，轻型陶瓷复合装甲在应对穿甲弹高速冲击时，利用装甲陶瓷高硬度的特性使硬且脆的穿甲弹芯断裂甚至粉碎，而装甲陶瓷的主要破坏形式为锥形碎裂破坏，大部分弹体动能被重新分配为飞溅的陶瓷碎片动能，而陶瓷碎裂仅吸收了很小一部分弹体动能。近年来也有学者试图从冲击后陶瓷碎块尺度及粒径分布规律着手，分析陶瓷复合装甲的抗弹机理。Hogan 等[12]通过对单个陶瓷碎片大小和形状分布的完整测量，得到陶瓷冲击破坏的两种不同的碎裂形式：垂直于冲击方向由高压缩应力引起的存在于陶瓷粉碎区内的粉末状碎块和平行于冲击方向与主裂纹（径向和环向裂纹）扩展相关的块状较大碎块。……