LS-DYNA功能梯度防护材料抗侵彻能力分析及优化设计(4)
纤文材料：纤文材料主要指碳纤文、硼纤文、玻璃纤文、凯夫拉（Kevlar）纤文等，通过与其他高分子材料相融合可转化为新的复合材料，这些纤文复合材料某方面的性能十分优良，例如芳纶纤文复合材料夹层板的比吸能性已达到25J.m2/kg[9]，研制的第一代芳纶复合材料内衬板性能十分优异，对于弹丸的抵抗模型已经能够拥有较高水平的甄值、防中子衰减系数。目前正在致力于研究开发第二代超高分子量聚乙烯纤文复合材料内衬板, 希望能够进一步强化复合材料的抗碎片能力和防核辐射性能。[10]；此外，我们平常接触比较多的玻璃纤文强化塑料（Glass fiber Reinforced Plastic GRP）也具有非常优良的性能。这类材料特性是密度更低，只有钢材的四分之一，具有良好的韧性。但要达到良好的防护力，纤文复合材料的厚度必须要很大。这导致如果单独使用其作为装甲，节省的重量极为有限。因此纤文复合材料基本上不单独使用，而是与硬度较高的材料配合，或者混入到钢板之间以及作为衬里的材料。
贫铀（Depleted Uranium）：贫铀我们一般又称它为衰变铀。存在于自然界中的铀矿主要成分为铀235，将其进行工业提取之后可以得到铀238元素以及小部分的铀234元素，两者组合在一起作为核反应的原料，它们产生的残留物便是我们所说的贫铀，因此贫铀又有一个别名叫做废渣铀。在贫铀中间混入一点钛，会使它的硬度与钨合金相类似，比重却很高，是钢的2.5倍左右，比钨的比重也高出一部分，既能够作为次口径穿甲弹的弹芯以及HEAT的金属衬里材料，又能用来作为防护装甲，适用能力比较强。在拥有硬度较高的优势外，如果配合的后置材料密度够大，那么装甲的防护能力能够得到大幅度的增强,比一般的陶瓷材料能够更好地抵挡HEAT的金属射流。由于贫铀是核反应之后残留下来的废料，因此成本比大部分材料要低，加工也比较方便，更加适合普遍运用到军队之中，增强武器系统的防护能力。
钛合金（Titanium Alloys）：钛合金在硬度和韧性方面与合金钢相类似，但比重大约只有钢的一半左右，这使得钛的防护性能要远远超过钢：保持相同的重量，钛的防护力比钢超出三分之一不止。然而，在加工技术方面，钛合金装甲加工难度比其他材料大一些，成本甚至是钢的10-20倍左右。因此尽管钛合金在防护方面的能力超出一般的材料，但却不能普遍运用到军队装上[11]。
铝合金（Aluminum Alloys）：铝合金中运用较多的一般为铝镁锰合金与铝锌镁合金，它的比重很小，只有钢的一半还不到。但由于强度远远比不上钢，所以防护能力不理想：相同厚度下钢的防护能力是它的两倍左右。铝硬度比较差，被弹丸冲击容易变形损坏；它的熔点不高，在粉末状态下很有可能发生自燃的现象。所以，尽管铝合金在针对小口径枪弹的防护比钢更加高效，但只能用来作为小型装甲车辆的防御设施，而无法用来保护主战坦克等大型武器装备。
功能梯度材料（FGM）在上世纪八十年代被研发出来，它是一种新型的功能材料。不同于传统的材料研究方法，它更注重于材料前期的优化设计。它一般立足于现实使用的限制，分析材料的组成方式以及结构特性，通过计算机辅助规划形成最适合的组合搭配，使其材料性能达到最优。功能梯度装甲材料优化设计的目的是为了可以准确地分配梯度方向上的硬度和强度，以及高效科学地搭配铺层材料，从而使装甲能够具有最优化的抗弹性能[12]。
上述先进复合材料及装甲系统的研制极大地推动着国内装甲防护技术的发展、应用和提高。它们组成的复合装甲以其适用性好、抗弹能力强等特点受到人们的青睐，国内外对其抗侵彻机理、侵彻过程和优化配置等方面做了大量的实验研究和数据分析，取得了一定的成果[13]。
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