鳞甲仿生拼接陶瓷复合装甲抗弹行为

石毅; 王仁杰; 王新德; 蒋招绣; 王永刚; 王飞

doi:10.12382/bgxb.2025.1060

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鳞甲仿生拼接陶瓷复合装甲抗弹行为

更新时间：2026-07-23

- 鳞甲仿生拼接陶瓷复合装甲抗弹行为
- Ballistic Behavior of Bionic Scale-armor Spliced Ceramic Composite Armor
- 兵工学报 2026年47卷第7期页码：251060
- 作者机构：
  
  1.宁波工程学院全省深海基础智能建造与运维重点实验室，浙江宁波 315211
  2.宁波大学机械工程与力学学院，浙江宁波 315211
  3.宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室，浙江宁波 315211
- 作者简介：
  
  邮箱： jiangzhaoxiu@nbu.edu.cn
  邮箱： feiwang@nbut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(12102213;U2530210);四川省青年基金项目(2026NSFSC1273)
- DOI：10.12382/bgxb.2025.1060
  中图分类号： TJ012.4
- 收稿：2025-12-01，
  
  网络首发：2026-07-23，
  
  纸质出版：2026-07-31
- 稿件说明：
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石毅,王仁杰,王新德等.鳞甲仿生拼接陶瓷复合装甲抗弹行为[J].兵工学报,2026,47(07):40-54.

SHI Yi,WANG Renjie,WANG Xinde,et al.Ballistic Behavior of Bionic Scale-armor Spliced Ceramic Composite Armor[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):40-54.
石毅,王仁杰,王新德等.鳞甲仿生拼接陶瓷复合装甲抗弹行为[J].兵工学报,2026,47(07):40-54. DOI： 10.12382/bgxb.2025.1060.

SHI Yi,WANG Renjie,WANG Xinde,et al.Ballistic Behavior of Bionic Scale-armor Spliced Ceramic Composite Armor[J].ACTA ARMAMENTARII,2026,47(07):40-54. DOI： 10.12382/bgxb.2025.1060.

摘要

针对传统拼接陶瓷复合装甲接缝区域易应力集中、抗多发打击能力不足的问题，受鳄鱼鳞甲非对称结构启发，设计一种鳞甲仿生拼接陶瓷复合装甲。通过弹道实验与数值模拟，系统对比该结构与传统六边形结构在抗弹性能、弹靶作用机制及失效模式上的差异，并重点分析着靶速度与位置的影响。研究结果表明：鳞甲仿生结构通过诱导非对称应力波及陶瓷破碎，能有效促使弹体偏转，并延长弹靶作用时间，在相同高速冲击下的弹体剩余质量显著低于六边形结构，陶瓷损伤破碎吸收的能量均有所提升；不同着靶速度下，背板塑性变形均低于六边形结构，陶瓷损伤破碎吸收的能量则高于六边形结构，表明其结构的改变将能量耗散主体由背板转移至陶瓷层；着靶位置对抗弹性能影响显著，接缝处通过几何不连续性引发多向裂纹与分布式耗能，性能最优。

Abstract

The conventional spliced ceramic composite armor is prone to the concentration of stress in the joint regions and has the insufficient multi-hit resistance. Inspired by the asymmetric structure of crocodile dermal armor， a scale-bionic spliced ceramic composite armor is designed. Through ballistic experiments and numerical simulations， the anti-penetration performance， projectile-target interaction mechanisms， and failure modes of this structure are systematically compared with those of the conventional hexagonal-tiled structure， with a focus on analyzing the effects of impact velocity and location. The results indicate that the bionic scale structure effectively causes a projectile to deflect and prolongs the projectile-target interaction time by inducing the asymmetric stress waves and ceramic fragmentation. Under identical high-velocity impact， the residual mass of the projectile is significantly lower than that of the hexagonal structure， and the energies absorbed by ceramic damage and fragmentation of the the asymmetric structure increase compared to those of the hexagonal structure. Under different impact velocities， the plastic deformation of the backplate is lower than that of the hexagonal structure， while the energy dissipation from ceramic damage is higher than that in the hexagonal structure， suggesting that the structural modification shifts the primary energy dissipation mechanism from the backplate to the ceramic layer. Furthermore， the impact location has a significant influence on the ballistic performance， the jointis triggered to induce multi-directional cracking and distributed energy dissipation due to geometric discontinuity， achieving the optimal performance.

关键词

Keywords

references

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