随着人类航天活动日益频繁,空间碎片问题对航天器的威胁逐渐增加,空间碎片的结构与形状也更加复杂。在航天器爆炸解体过程中可能发生不同材料碎片的高速碰撞,最终形成包裹结构,使空间碎片的高速撞击行为发生变化。目前关于空间碎片高速撞击的研究,都忽略或有限考虑空间碎片的形状因素,而包裹结构带来的特殊破碎效应不可忽视。为研究包裹结构的影响,本文设计几种包裹结构弹丸来模拟这种特殊结构的空间碎片,通过理论分析与数值仿真相结合的手段研究不同撞击条件下包裹弹丸的破碎特性与毁伤特性。本文的理论分析部分主要研究弹丸在破碎之前的力学行为和破碎以后产生破片的运动学行为。通过一些假设与理想化模型分析弹丸外壳和内芯填充物在冲击金属板过程中的受力情况,并以此为基础结合能量定律得到破片的轴向速度与径向速度方程,最终得到描述弹丸特定撞击条件下反映弹丸破碎特性的破片飞散参数计算模型。仿真分析方面,根据理论分析结果找出影响弹丸破碎特性的设计参数,将设计参数按照所属对象分为弹丸结构参数和防护结构设计参数。其中弹丸结构参数主要为外壳刻槽的结构参数和分段数量。通过设计不同结构参数的弹丸,分析仿真结果中各型弹丸的轴向剩余速度、径向扩散速度、对防护结构的损伤结果,得到了结构参数对弹丸破碎特性的影响规律。将防护结构设计参数提取为各层防护屏厚度、间距以及材料等三个方面。本文选取双层板结构、三层板结构,通过调整各层板厚度进行包裹弹丸的高速撞击仿真,得到了板厚对弹丸破碎特性的影响。研究了以Kevlar为代表的柔性防护材料对包裹弹丸的撞击防护效果,并将Kevlar应用在多层板防护结构中,调整板间距得到了适用于防护包裹弹丸的防护设计方案。