研究装甲材料的分层结构设计是很重要的课题,分析多层靶板结构特性、破坏模式、破片特性等因素对靶板的抗冲击穿透能力的影响,这对装甲防护能力的改进存在一定的指导作用。本文选用钨合金球形破片和Q235钢板作为研究对象,利用钨球撞击总厚度7.2mm的单层和不同厚度比的接触式双层靶试验,分析了在不同工况下钨球的弹道极限并且观察了不同层状结构靶板的失效模式。试验结果表明:靶板的层结构对抗冲击穿透能力和弹道极限有重大影响。当双层靶的面板厚度与总厚度的比值为1/2时,靶板具有比同厚度单层靶更强的抗冲击穿透能力并且具有最高的弹道极限;当比值为3/4时,靶板的弹道极限与单层靶基本一样;而厚度比为1/4的双层靶的最低且抗冲击穿透能力最弱。靶板的破坏模式与靶板的结构、靶板的厚度以及破片侵彻靶板时的初始速度等因素有很大的关系。在试验的基础上,建立了刚性球形破片撞击接触式双层靶的穿透破坏理论模型,包括剪切冲塞能量消耗模型、局部凹陷变形的能量消耗模型、整体盘形变形的能量消耗模型以及球形破片穿透两层目标的能量消耗公式。经理论计算与试验结果比较,两者符合较好。根据计算和分析,双层靶的失效模式是存在整体盘形变形的剪切冲塞破坏时,靶板的抗冲击穿透性能最强,且随着靶板的整体变形能耗占穿透靶板的总能耗的比例的增加,靶板的抗冲击穿透能力也随之提高。通过模拟计算,研究了靶板的总厚度、层结构、倾斜角度、破片直径等因素对接触式双层靶的抗冲击穿透能力的影响。分析结果表明,靶板的总厚度大于6 mm时,采用合适的层结构可以提高靶板的抗冲击穿透能力,且随着总厚度增大,层结构对靶板的抗冲击穿透能力的影响也会增大;靶板的总厚度确定的情况下,合理的层结构可以提高靶板的抗冲击穿透能力;靶板的放置存在大倾角时,倾角越大,则抵御球形破片采用单层靶越适合。但倾角小时,采用分层设计的靶板抵御球形破片更具优势;靶板的分层设计对小直径破片的抵御效果更为显著,随着直径的增大分层的优势减弱,直到最后与单层靶的抵御能力相当;尽管上述因素对双层靶的抗穿透能力的影响规律不同,但影响的机理相同,均是由于靶板的失效模式不同引起的。