车载方舱是用于为特定人员和装备提供正常工作所要求的特定工况和条件的移动厢体,方舱大板防弹性能的优劣决定了车载方舱是否能应用于反恐或作战。本文针对某方舱大板无法满足指定防弹要求的情况,采用新型轻质复合材料,进行了车载方舱大板结构设计、优化及试验验证。首先,分析了国内外方舱的发展现状及存在的主要问题,阐述了侵彻问题的基本原理与研究方法,提出了设计防弹方舱大板需要遵守的原则,进行了车载方舱的底盘选型和方舱的结构设计。其次,简化了方舱大板三维模型,建立了铝/聚氨酯复合靶板的有限元模型,通过有限元仿真对车载方舱大板进行防弹性能分析,得出铝/聚氨酯复合靶板无法满足指定防弹要求。针对这一问题,基于陶瓷面板/纤维背面的协同作用设计了陶瓷/纤维复合靶板,通过有限元仿真分析验证了陶瓷/纤维复合靶板可以对单发弹和多发弹进行有效的防护。同时,研究了复合材料尺寸变化和陶瓷不同组合形式对陶瓷/纤维复合靶板防弹性能的影响规律,为复合靶板的结构优化奠定了基础。最后,利用最优拉丁超立方试验设计的方法和NSGA-II算法对陶瓷/纤维方舱大板进行了结构优化,优化方案为:Si C的厚度4.54mm,Al2O3的厚度4.50mm,芳纶纤维的厚度7.17mm。仿真分析和试验研究表明,优化方案提升了陶瓷/纤维复合靶板的防弹性能,优化后的方舱大板的防弹性能满足指定防弹要求。