陶瓷裝甲材料動態(tài)力學研究進展
陳碩 趙忠民 張龍
（軍械工程學院）
摘要 陶瓷材料以其“高硬度、高強度、高韌性、低密度”的“三高一低”優(yōu)異特性，現(xiàn)已成為主要裝甲防護材料之一�；趪鴥�(nèi)外陶瓷材料動態(tài)力學特性與損傷失效機制的研究成果，探討不同應力狀態(tài)下陶瓷材料動態(tài)斷裂、失效過程及動態(tài)力學行為，分析陶瓷動態(tài)沖擊應力一應變關系，指出目前國內(nèi)外陶瓷動態(tài)斷裂韌性的測試方法，重點論述陶瓷材料動態(tài)力學發(fā)展方向、研究重點及其對陶瓷裝甲材料改性的影響效應。
關鍵詞 陶瓷裝甲材料；動態(tài)力學；結(jié)構(gòu)損傷；失效機制
陶瓷材料憑借“高硬度、高強度、高韌性、低密度”的“三高一低”優(yōu)異特性，成為裝甲防護材料領域的重要發(fā)展方向之一。陶瓷材料具有極高的硬度和抗壓強度，有利于抵御高速穿甲彈的侵徹；其密度小，為均質(zhì)裝甲鋼的25%～50%，有利于降低裝甲材料質(zhì)量，促進其輕質(zhì)化；耐熱性好，在高溫下可以保持形狀尺寸不變，可有效抵御高溫金屬射流的侵徹。然而，陶瓷材料具有韌性差、脆性大、抗拉強度低等缺點。目前，國內(nèi)外用于戰(zhàn)車的陶瓷材料主要為Al：O。、B。C、SiC、TiBz等單相陶瓷，相比于單相陶瓷，陶瓷基復合陶瓷具有更大的硬度與彈性模量，更高的斷裂韌度及在高應變率下更低的微裂紋傳播速率與更大的動態(tài)強度，因而防彈性能更為優(yōu)異。陶瓷材料在裝甲防護中的主要作用是磨蝕以及破碎彈體，由于陶瓷材料的低斷裂韌度，因此，采用一些韌性較好的材料（如金屬、有機高分子材料等）作為陶瓷材料的支撐板，構(gòu)成復合裝甲以抵抗彈體的侵徹。當穿甲彈撞擊到陶瓷表面時，高模量、高硬度的陶瓷將使穿甲彈彈頭變平或變鈍，從而擴大彈丸沖擊對支撐板的應力分布，同時支撐板變形吸收穿甲彈的殘余動能，遲滯陶瓷與支撐板界面的拉伸斷裂，致使彈丸承受更多的磨蝕。因此，可認為復合裝甲的陶瓷材料斷裂與粉碎機制對于耗散彈丸動能具有非常重要的作用。為進一步提高陶瓷裝甲的防護性能，對侵徹過程中陶瓷材料的損傷與失效機制進行深入研究具有十分重要的理論意義與應用價值。
為實現(xiàn)裝甲設計的高效性，在裝甲產(chǎn)品未投入生產(chǎn)之前，對陶瓷裝甲防護效能進行仿真預測就尤顯重要。借助高速計算機和設計軟件，發(fā)展模擬仿真技術進行實效預測具有現(xiàn)實的可行性。然而，目前進行模擬仿真所需的動態(tài)沖擊與失效精確模型卻極為缺乏，因此，近些年陶瓷裝甲的本構(gòu)關系和抗穿甲的破壞機理研究已引起國內(nèi)外學者的普遍重視。但由于試驗手段和測試方法的限制，對材料基本性能，特別是動態(tài)性能的試驗研究相對較少，限制了陶瓷材料本構(gòu)關系的發(fā)展及對陶瓷抗穿甲破壞機理的認識。為此，本課題基于陶瓷材料動態(tài)沖擊研究成果，結(jié)合陶瓷裝甲的發(fā)展趨勢，重點論述陶瓷材料動態(tài)斷裂力學行為與失效機理，并預測了下一階段的研究重點。
1 沖擊條件下陶瓷材料失效行為
在動能穿甲彈的沖擊下，陶瓷材料的失效過程與陶瓷材料性能、幾何尺寸、陶瓷裝甲的結(jié)構(gòu)形式相關。為探討陶瓷材料的失效機理，引入兩種典型裝甲結(jié)構(gòu)，即帶有韌性背板支撐的陶瓷薄板靶體與伴有金屬套約緊的厚陶瓷靶體。陶瓷薄板裝甲，常見于人體、飛機或輕型車輛的防護上，主要用于抗擊小口徑彈體與機槍穿甲彈的攻擊。金屬封裝陶瓷厚板裝甲，主要用在重型車輛裝甲的防護上，以抵抗長桿彈的侵徹。并且，將上述兩類裝甲結(jié)構(gòu)進行重復疊加形成的多層裝甲結(jié)構(gòu)也常見于一些車輛的裝甲防護系統(tǒng)中。
1.1 陶瓷薄板／背板復合裝甲
陶瓷復合裝甲結(jié)構(gòu)主要為陶瓷／背板雙層結(jié)構(gòu)，即將陶瓷面板與金屬（或高聚物）背板以膠接方式組成復合裝甲，見圖1。陶瓷在彈丸的撞擊下，以著彈點為中心，向四周放射，出現(xiàn)了倒置的破碎圓錐。脆性固體的破壞不同于韌性固體的根本原因是在脆性固體內(nèi)存在大量的不穩(wěn)定微裂紋，這些裂紋在載荷的作用下，發(fā)生動力擴展，產(chǎn)生自持續(xù)斷裂現(xiàn)象。在不穩(wěn)定裂紋非常多的情況下，裂紋的擴展將產(chǎn)生斷裂波或破碎波。研究表明陶瓷斷裂均起源于陶瓷板背面。原因是在彈體沖擊時，高幅壓應力波同時作用于陶瓷板和彈體內(nèi)部，隨即沿陶瓷板厚度方向進行傳播。當應力波傳播至陶瓷與背板的界面時，一部分應力波透射進入背板繼續(xù)傳播，另一部應力波則經(jīng)背板反射回到陶瓷板內(nèi)部。由于背板（尤其是高聚物）聲阻抗低于陶瓷基板，且反射波傳播速度低、密度小，反射的壓縮應力波就轉(zhuǎn)化為拉伸應力波。相比于壓縮應力，陶瓷材料在拉伸應力作用下更易遭破壞，當其承受的拉伸應力超過臨界值時則隨即發(fā)生失效。而且，因慣性效應，相比于遠離沖擊點附近的其他區(qū)域，處于彈體頭部的靶體材料變形更大而偏離于撞擊平面方向，促使陶瓷基板發(fā)生彎曲，因而陶瓷基板背面也產(chǎn)生高的拉伸應力。但是，彎曲作用不是靶板斷裂的主要因素，一般靶板的失效都是從靶板材料的缺陷或裂紋擴展開始的。數(shù)值仿真顯示，裂紋區(qū)域從背面擴展到撞擊面需要一定的時間，當損傷區(qū)擴展與射彈的撞擊面相遇，陶瓷板開始失效。如果射彈的速度低于陶瓷板的極限速度，射彈在未與損傷區(qū)相遇前被陶瓷強制呈射流狀流動，這種沒有明顯侵徹靶體的現(xiàn)象就是DWEL1現(xiàn)象。
1.2金屬封裝陶瓷復合裝甲
在外加約束條件下，陶瓷靶板的防護系數(shù)通常增大16%～20%以上。約緊狀態(tài)的陶瓷更能有效防止被擊穿，這是由于陶瓷是脆性材料，它的破壞是斷裂而非塑性變形。陶瓷靶板外加緊約束，即使在高沖擊壓縮應力波和拉伸應力波作用下發(fā)生了斷裂，陶瓷各斷塊之間仍然被緊密擠壓，只有裂紋而無擴容。當彈丸進一步侵徹靶板時，沒有間隙出現(xiàn)，于是彈丸需要消耗更大能量來繼續(xù)粉碎前端的陶瓷，這種反復粉碎直至彈丸前端陶瓷形成粉化區(qū)域后，彈丸需將粉體沿侵徹的相反方向擠壓噴出才能前進。粉化區(qū)域（見圖2）還受到徑向流動所推動，這種徑向流動使得粉化陶瓷流體內(nèi)存在非常大的阻尼力，而且粉粒陶瓷與彈丸的反向運動會磨蝕、磨損彈丸的質(zhì)量，因此長桿彈需要更高的沖擊能量和更長的時間才能將陶瓷板擊碎，從而大大提高了陶瓷靶板的抗彈性能。RAVICHANRAN G[20]用長桿彈沖擊厚陶瓷裝甲系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)在高壓應力區(qū)同樣存在著強的剪切應力，剪切應力使陶瓷內(nèi)部產(chǎn)生了大量的裂紋，但金屬約束使陶瓷仍處于互鎖狀態(tài)，這就是Mescall區(qū)。陶瓷靶Mescall區(qū)主要集中在長桿彈頭部，它是陶瓷能抗侵徹的重要因素。ORPHAL D L在前人研究的基礎上系統(tǒng)地將長桿彈侵徹中厚度陶瓷靶板的過程分為初始撞擊階段、穩(wěn)態(tài)侵徹階段、非穩(wěn)態(tài)侵徹階段、沖塞或彈性回復階段4個階段。初始撞擊階段，即陶瓷表面受彈體撞擊而在陶瓷表面產(chǎn)生的開坑階段。陶瓷表面在長桿彈的高速撞擊下達到極高的動能密度，使得受撞擊陶瓷表面在幾微秒內(nèi)產(chǎn)生極高密度的微裂紋，并在彈桿尖端接觸區(qū)域附近發(fā)生大面積的破碎，因此在初始撞擊階段，陶瓷靶體的主要損傷機制就是從陶瓷表面到陶瓷內(nèi)部形成高密度裂紋的圓錐坑；穩(wěn)態(tài)侵徹階段，具有極高動能的彈體向陶瓷靶板內(nèi)部繼續(xù)推進，在高壓應力和高剪切應力的相互作用下，處于長桿彈彈頭前端的陶瓷區(qū)將產(chǎn)生大量的微裂紋，形成陶瓷碎化區(qū)（即Mescall區(qū)）。由于整個陶瓷靶板受到高應力徑向、縱向約束，使得這些微裂紋依然保持著互鎖狀態(tài)，使得彈體材料以近乎穩(wěn)定的速率繼續(xù)侵徹陶瓷靶板，因此在該階段，陶瓷材料抵抗桿彈侵徹的主要機制為磨蝕犁削機制；非穩(wěn)態(tài)侵徹階段，由于大量細小的陶瓷碎片會沿著彈體逆向流出，從而降低了彈體周圍的徑向約束力，使得處于彈丸周圍的細碎陶瓷間互鎖機制失效。這樣這些細小的陶瓷碎片緊貼著彈體側(cè)部發(fā)生持續(xù)高速逆向流動，強烈犁削、磨蝕彈體甚至發(fā)生彈體被全部磨損消耗掉。沖塞階段或彈性回復階段，如果陶瓷靶板厚度不足以抵抗長桿彈的侵徹，則殘余彈體仍具有較高的動能并足以繼續(xù)擊穿陶瓷，但是，若陶瓷靶體具有足夠的厚度，使得桿彈在穿透陶瓷靶體之前因發(fā)生非穩(wěn)態(tài)侵徹，遭到嚴重磨蝕而發(fā)生急劇質(zhì)量衰減以致解體，陶瓷靶體便發(fā)生彈性回復，保持著靶體完整性。
通過以上對陶瓷裝甲的靶試分析，無論是短射彈侵徹陶瓷薄板還是長桿彈侵徹金屬封裝陶瓷厚板的失效過程都非常復雜。射彈沖擊表面處高度約束，而遠離撞擊點處表面幾乎完全自由，從沖擊點到自由面應力狀態(tài)變化很大�？拷矒裘娴那氨砻嬖诜瓷淅瓚ψ饔孟拢嗔炎兂伤閴K，形成沖擊彈坑。射彈前端的應力幅值非常大，以至于在陶瓷中能發(fā)生延脆性轉(zhuǎn)變，而遠離撞擊區(qū)的表面應力波只有彈性波，因此各種負載條件下的陶瓷材料變形率覆蓋了一個很寬的頻譜。在侵徹過程中，陶瓷中原來完整部分在射彈通過后都變成了碎塊、粉末，然后沿射彈向后噴出，陶瓷靶剩余部分則大范圍產(chǎn)生裂紋。
2 陶瓷材料損傷失效的動態(tài)特性
目前對強沖擊加載下陶瓷的損傷行為研究集中在宏觀尺寸表面，主要以唯象損傷力學和有限元方法為主，將陶瓷視為宏觀均質(zhì)，不考慮其內(nèi)部各相的相互作用和空間的隨機分布，而是從唯象學角度，引入標量或矢量形式的損傷變量來表征材料損傷的程度。通過宏觀應力一應變?nèi)^程曲線，結(jié)合連續(xù)介質(zhì)損傷力學，研究其平均力學性能，獲得本構(gòu)關系和演化方程，并利用該本構(gòu)關系結(jié)合有限元方法模擬、預測材料的力學性能。
2.1 單軸應力作用下陶瓷材料的動態(tài)斷裂
在陶瓷材料動態(tài)沖擊的應力一應變特性及本構(gòu)關系中，霍普金森壓桿( SHPB)常被當作測試應力一應變曲線，SHPB最初由KOLSKY H發(fā)現(xiàn)，在高速成像系統(tǒng)幫助下，動態(tài)斷裂過程被直觀地展現(xiàn)出來。PALI-WA B等利用改進后的SHPB在透明陶瓷試件上進行動態(tài)斷裂發(fā)展試驗，采用斜坡載荷脈沖(9. 76×103 GPa/s)加載在SiC-N陶瓷試樣(+6. 35 mm×6.35 mm)上。圖3是試件斷裂與失效過程的連續(xù)圖像，圖4為圖3中對應的應力記錄曲線。
t=0時SiC-N試件被夾在SHPB裝置測試盤之間準備開始測試；在40 uS時斜坡脈沖前沿波到達試件表面，載荷達到屈服載荷10%的情形（見圖4中位置1），即使在低載荷作用下，也能觀察到從圓柱試件兩端邊緣飛出了粉末。飛出的細晶粉末是試件邊緣應力集中引起的，盡管壓應力很小，但邊緣處的集中載荷和多軸應力足以將陶瓷研成粉末，由此可以看出，陶瓷對應力集中極其敏感。由于在試件設計和裝置上采取了集中應力改善措施，飛濺物的位置也驗證了試件中心部的均勻受力。在75 tiS時，此時應力達到峰值應力的83%，表面裂紋開始出現(xiàn)。在80 Us之后，圓柱試件上出現(xiàn)大量裂紋。細晶粉末除了從邊緣飛出外，也開始從試件中部沿徑向飛出，試件直徑也略微增大。在85 tis時，試件被裂紋分成了許多細軸柱，其中靠近試件兩端的軸柱開始斷裂，此時，軸向應力達到峰值（圖4中的位置5）。沿軸向的承載柱隨著時間進一步破碎而變得越來越少，試件整體屈服斷裂。
脆性材料動態(tài)裂紋在單向壓力下形成并擴展。這些裂紋從有集中應力處或內(nèi)部缺陷萌生，一旦微裂紋形成，它們大致沿載荷軸線方向擴展。在主裂紋穿透試件之前，其他裂紋同時形成并相互作用。陶瓷的破壞是通過裂紋擴展方式進行的，而陶瓷中裂紋擴展的極限速度小于外部加載速率時，陶瓷裂紋來不及擴展，從而使其發(fā)揮出更理想的抗壓強度，所以在更高的應變率下材料會有更高的壓縮強度。一旦裂紋形成，試件不再具有均勻性和等向性。在試件表面萌生裂紋后，隨著軸向載荷增加，試件內(nèi)應力急劇上升，試件在徑向的特性與軸向完全不同（見圖4）。試件內(nèi)即使充滿裂紋，仍能繼續(xù)承受軸向載荷，而橫斷面上，試件已經(jīng)破裂，不能繼續(xù)承受載荷，尤其是拉應力。當載荷超過臨界值時，損傷結(jié)果呈各向異性。由于裂紋的擴展及其相互作用，致使損傷結(jié)果各不相同，使建立合適的模型來定量描述損傷情況變得困難。陶瓷材料在單軸壓縮平面應力條件下的滑移微裂紋模型中，初始微裂紋在剪應力作用下將會沿加載方向產(chǎn)生一對滑移分枝微裂紋，分枝微裂紋的擴展速度與應變能釋放率（或增長率）相關。NEMAT N S等利用斷裂力學理論提出了分枝裂紋陣模型，認為當初始微裂紋的長度達到裂紋間距時，微裂紋連通導致材料失效。通過陶瓷材料的動態(tài)失效研究可知，陶瓷材料的破壞是通過裂紋擴展方式進行的，抑制和延滯裂紋的擴展，可極大提高陶瓷的抗彈性能。
2.2 多軸應力作用下陶瓷材料動態(tài)斷裂
雖然SHPB的加載方式是動態(tài)的，但單向應力狀態(tài)還是過于理想化，當陶瓷材料靶板受到射彈動能沖擊時，應力狀態(tài)變得非常復雜，因此，研究高應變率、更復雜的應力狀態(tài)下陶瓷的動態(tài)斷裂特性十分必要。在多軸應力狀態(tài)時，試件內(nèi)部會出現(xiàn)剪應力，剪應力隨試件受載狀態(tài)的不同而不同，剪應力會極大加速脆性材料的損傷。為了減少軸向擠壓時的剪切分量，通常采用徑向約束。CHEN W等在SHPB試驗中用薄金屬外殼約束的玻璃陶瓷( MACOR)研究多軸應力下裂紋的形成與擴展，試件所加載荷超過其壓縮強度，載荷方向垂直于試件表面。圖5是試樣的一個橫斷面，試件內(nèi)斷裂碎片仍約束在金屬殼里。斷裂的試件有一個以底平面為基礎的圓錐形區(qū)域，圓錐頂點接近試件中心軸，圓錐形區(qū)域內(nèi)部的裂紋密度遠低于其外部，且外部裂紋密度隨約束力的增加而減少。在試件頂部有粉末組成的環(huán)形區(qū)域，該環(huán)形區(qū)域是一層陶瓷碎塊在錐形面上形成的交叉部分，表明陶瓷在動態(tài)變形中，沿錐面斷層有劇烈的滑移運動。材料的抗滑移阻力表示試件在達到峰值載荷后的承載能力，對于抗滑移阻力小于耐壓強度的材料，斷層會在試件到達耐壓強度之前形成。如果這個錐形斷層的形狀存在局部不規(guī)則，或者圓錐體外部裂紋分布不均勻，那么沿斷層的滑移會使試件在加載后產(chǎn)生不規(guī)則形狀。
通過以上的分析表明，錐形裂紋的形成對陶瓷試件的耐壓強度有重大影響，探究錐形裂紋的形成過程有很大意義。CHEN W等使用改進的Hopkinson壓桿對錐形裂紋形成與擴展進行了試驗研究，以此來描述材料構(gòu)成和失效特性，同時表明試件在動態(tài)載荷或準靜態(tài)載荷作用下，其內(nèi)部都存在錐面裂紋。陶瓷材料在約束下的變形過程見圖6。
載荷剛作用時，壓應力不足以使微裂紋萌生或擴展，試件內(nèi)部的缺陷密度沒有受到載荷的影響，因此圖6a中應力一應變在開始時呈線性關系。當載荷足夠大后，在壓應力作用下，裂紋從最初的缺陷、微裂紋開始萌生，裂紋密度隨載荷和變形的增大而增大，在達到耐壓強度之前應力一應變曲線斜率逐漸減小，材料開始塑性變形，見圖6b。盡管各個大小不同的主應力是壓應力，但在試件內(nèi)靠近不均勻處和裂紋尖端處有局部拉應力的發(fā)展。在高應變率下，許多裂紋在試件內(nèi)部同時擴展，而不是一條主裂紋貫穿試件。當應力達到耐壓強度，裂紋密度達到臨界值時，應力集中處附近的裂紋開始相互作用。即使是圓柱體試件，兩邊拐角處仍存在應力集中，內(nèi)部缺陷引起的裂紋在試件內(nèi)擴展之前，拐角處的裂紋已向內(nèi)擴展。在拐角處形成的裂紋相互作用穿入試件，變成可見裂紋。當應力達到峰值點時，其中一對裂紋在試件內(nèi)相遇，最終形成錐面斷層，見圖6c。在斷層形成之后，應力一應變特性變得不穩(wěn)定，并且試件在高應變率下開始變形，碎片沿斷層的滑移是陶瓷在失效階段變形的內(nèi)在機理，見圖6d。在滑移過程中，位于斷層表面的顆粒是畸形的，并且從材料中被扯斷拋出，以此來耗散沖擊載荷的巨大能量。
馮西橋等采用微裂紋擴展區(qū)模型描述了三軸壓縮條件下微裂紋的閉合、摩擦滑移、II型自相似擴展和彎折擴展。認為分枝微裂紋彎折擴展是穩(wěn)定的，分枝微裂紋彎折擴展的長度與I型臨界應力強度因子相關。在沖擊壓縮加載下，材料表面和內(nèi)部的原生微裂紋和由于應力奇異產(chǎn)生的微裂紋，在晶界、三晶交、氣孔等薄弱區(qū)域成核、擴展，直至遇到其他晶界或相界等能障的束縛而停止，然后應力重新分布，進一步激發(fā)相鄰區(qū)域微裂紋的成核與擴展。在沖擊條件下，脆性材料的細觀破壞機制比較復雜，陶瓷損傷的動態(tài)定量研究仍需大量努力。
3動態(tài)斷裂韌度
陶瓷的動態(tài)斷裂韌度是評估陶瓷靶板抗彈性能的一個重要參數(shù)，它表征材料的抗損傷和抗裂紋擴展能力。目前，很多新的動態(tài)測試技術應用其中，這些技術可歸納為3類：高應變率彎曲、高應變率扭轉(zhuǎn)和動態(tài)楔形。高應變率彎曲常采用三點彎曲單邊切口梁法(SENB)，高應變率扭轉(zhuǎn)常采用雙扭法(TD)，動態(tài)楔形采用壓痕裂紋法(IM)。SENB法理論完善、方法簡單，是測量斷裂韌度最常用的一種方法，但測得的結(jié)果往往偏高，主要是機械加工的缺口根部鈍化阻礙裂紋擴展的敏感性。TD理論較完善、精度高，但試樣復雜、操作麻煩。IM法試樣尺寸小，成本低，適合快速測量，但壓痕方程表達式種類繁多，計算結(jié)果相差較大。WE-ERASOORIYA等用動態(tài)平衡試驗中的特別設計來改良SHPB和脈沖形成技術，實現(xiàn)動態(tài)平衡和常負載率。對于裂紋尖端響應的遠場測量來說，動態(tài)平衡是必要條件。斷裂韌度是負載率的函數(shù)，常負載率便于斷裂韌度的測定。試件在動態(tài)平衡中和常負載率下，運用ASTM準靜態(tài)方法來找出試件峰值載荷與裂紋尖端處斷裂韌度的關系。圖7為其試驗裝置示意圖。應用這種方法動態(tài)試驗測定SiC-N的動態(tài)斷裂韌度，其結(jié)果見圖8。動態(tài)斷裂韌度8～12 MPa．m l/2明顯高于準靜態(tài)韌度4～6 MPa．m l／2，這側(cè)面反映了這種陶瓷斷裂韌度的應變率敏感度。
對于動態(tài)斷裂的研究多數(shù)集中在裂紋傳播速度的研究上，只有少數(shù)研究了裂紋起始。宋順成等利用改裝的Hopkinson壓桿試驗裝置測試了陶瓷動態(tài)斷裂韌度，采用三點彎曲單邊切口梁法，給出了幾種陶瓷在不同撓度變化率下的時間一動態(tài)應力強度因子曲線，進而分別給出其動態(tài)斷裂韌度。試驗表明，在瞬時沖擊斷裂中試件的細小切口沒有明顯變化，陶瓷的動態(tài)斷裂韌度具有撓度變化率敏感性。該試驗方法利用改進的Hopkinson動態(tài)試驗裝置直接測試透射波，進行動態(tài)應力強度因子的計算，對其他可加工切口的陶瓷小試件動態(tài)斷裂韌度的標定有一定的指導意義。
4 前景與工作重點
動態(tài)斷裂是研究陶瓷材料的重要內(nèi)容，但就目前國內(nèi)外研究來說，仍有許多難題亟待解決。動態(tài)斷裂和失效是陶瓷的臨界狀態(tài)，如果陶瓷圍繞穿人物運動的詳細過程能被記錄下來，那么它可以展現(xiàn)陶瓷靶中位于穿人物前部粉碎區(qū)的形成和變形情況，但現(xiàn)有的試驗方法沒有足夠的時間分辨率來記錄損傷、失效過程。設計新試驗方法來顯示微小尺度上的動態(tài)斷裂尚待解決。同時，由于唯象學方法假設條件較多，只模擬宏觀力學特性而不考慮材料由損傷演化到破壞的物理本質(zhì)，很難深層次描述材料的損傷機理。
如何提高陶瓷材料的力學性能，深入了解陶瓷的動態(tài)力學特性以及陶瓷復合裝甲抗彈機理，已經(jīng)成為當前的研究熱點。但是由于陶瓷材料抗侵徹過程的復雜性，因此今后研究方向主要為兩方面，即一是建立陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)與動態(tài)響應之間本構(gòu)關系，為陶瓷材料組分優(yōu)化設計與結(jié)構(gòu)精細調(diào)控提供指導思想，二是建立功能梯度復合材料裝甲抗侵徹動態(tài)力學模型，完善其性能評價體系。
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