自从 1986 年起，剩余穿深(DOP)试验开始被用来测试受约束陶瓷面板的抗侵彻性能。 Shockey[6]等(1990)采用 DOP 试验研究了陶瓷材料在长杆弹侵彻下的损伤程度和损伤类型。 试验以 Al2O3、B4C、SiC、TiB2、AIN 多种陶瓷材料为研究对象，靶体采用钢作为盖板、侧 向约束板和背板，忽略尺寸效应的影响。通过定性分析，获得了受约束厚陶瓷面板的抗侵 彻机理，认为弹体只有推动破碎的陶瓷材料向前或向侧向飞散才能完成进一步的侵彻[7]。在 较厚的背板支撑陶瓷的情况下，陶瓷材料不能沿冲击方向运动，碎片颗粒只能沿着冲击方 向的逆方向飞溅。70123

Anderson[8]等(1992，1997)对具有盖板的圆形陶瓷面板三维约束和只有侧向预应力的情 况分别进行了试验研究。对 99.5%Al2O3 陶瓷在不同的约束力条件下(不同厚度的约束筒)进 行弹道实验，通过分析给出了关于陶瓷材料达到理想的弹道性能的所需要的周向预应力大 小的经验公式。研究结果表明：对于侧向约束良好的陶瓷材料，在高速冲击下，改变其厚 度(2.79-4.19cm)，抗侵彻性能基本保持不变；对于低速(<1.5km/s)冲击，陶瓷面板的厚度对 其抗侵彻性能影响很大；对于具有盖板约束的陶瓷材料，盖板的厚度和硬度也影响了抗侵 彻效果。实验装置如图 1.1 所示：

图 1.1 C.E.Anderson 圆形陶瓷预应力加载装置图[9]

Shermen[10]等人(1997，1998)设计出了一个对方形陶瓷施加预应力的装置，如图 1.2 所 示。利用此加压装置对方形陶瓷进行加压，对不同的侧向约束条件下的高纯度氧化铝陶瓷 进行了一系列的弹道实验，并对侧向预应力的抗侵彻机理进行了分析。

图 1.2 Shermen 设计的方形陶瓷预应力加载装置[11]

在实验中，陶瓷面板放置于可调节的约束框架中，该约束框能精确地调节其侧向约束 应力。通过对侵彻后的陶瓷进行细观角度的观察发现，侧向约束抑制了陶瓷碎片的侧向运 动，减小了材料损伤，提高了材料的抗侵彻能力。但是，该装置对陶瓷材料抗侵彻性能的

提高具有局限性，在较薄的面板中表现得尤为明显。此装置的预应力加载方式原理比较简 单，但是得到的预应力提高陶瓷的抗侵彻性能的实用性不高。

黄良钊[12,13]等(1999)在 12.7mm 钨芯脱壳弹侵彻陶瓷/钢复合靶板试验的基础上，比较了 预应力作用的影响，并从静力学角度对弹体侵彻陶瓷靶板所受到的预应力进行了理论计算。

2009 年胡欣[15]等设计了卡具几何约束装置，可对方形陶瓷片施加预应力，并能测得预 应力的数值，如图 1.3 所示。胡欣、王富耻、王扬卫[16,17]等利用此加压装置对 AD95 陶瓷进 行机械加载，并对不同预应力 AD95 陶瓷的动态硬度的影响进行了研究。实验测得该加压 装置能将对 50mm 50mm 4mm 的方形 AD95 陶瓷加载的最大预应力可达 290Mpa。实验得 到了该装置的扭矩和陶瓷内部预应力的关系曲线，并测试了不同的预应力状态 AD95 陶瓷 的动态和静态硬度。研究发现 AD95 陶瓷的动态的压痕直径大于其静态压痕直径。此外， 研究结果表明在陶瓷预应力达到 290MPa 时，陶瓷静态硬度提高了 17%而动态硬度提高了 25%。通过实验结果的拟合分析发现，AD95 陶瓷的动态硬度随着预应力的增加呈幂函数规 律增加。

图 1.3 胡欣等设计的方形陶瓷预应力施加装置[14]

2014 年 Gassman、Paris 等设计了机械加压装置，实验装置如下图 1.4：