当今全球战争局势趋于稳定和平，但局部恐怖主义、小规模战争时有发生。恐怖袭击的隐蔽性，使得维和任务变得越来越严峻，人们时刻面临着生命威胁，对防护装具的需求大大提升。然而，现有的防护装具大多功能单一，舒适性和灵活性差，为了解决这一问题，使防护装具由功能单一化向轻量化、多功能化的方向发展。本文由生物仿生设计得到灵感，借鉴草鱼、鲤鱼和条纹鲈鱼等硬骨鱼的鳞片多级结构及其特殊的堆叠方式，设计并制备出兼具防弹性能和柔韧性能的新型仿生柔性防护装具。基于仿生结构设计的基本原理，利用复合材料的优化设计方法，在保证防弹性能的同时，改善防护装具的柔性变形能力，增加防弹衣的适体性和穿戴者的灵活性，提升穿戴者的生存几率。本文设计了单个仿生鳞片的结构，并按鳞片的堆叠方式设计、制备并优化仿生柔性防护装具，采用试验及有限元数值模拟手段测试防护装具的防弹性能及柔韧性能，系统的分析了柔性防护装具的防弹性能及变形能力。本文的研究结果可以为防弹装具的设计、优化和工程应用提供科学指导。本文的主要研究成果列举如下：
　　(1)根据仿生设计原理，借鉴硬质骨鱼的鳞片的结构及其排列方式，设计了双层仿生鳞片的尺寸和多级结构。同时，对柔性仿生防护装具的空间结构进行了理论分析，对覆盖角和倾斜角之间的关系进行了理论推导，确定了鳞片相互之间的排列关系。通过试验及数值模拟技术，从防弹性能、成型工艺等方面分析了常用的防弹材料的综合性能，最终选用硬质SiC陶瓷、Al2O3陶瓷和柔性的超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)材料制备仿生柔性防护装具。
　　(2)根据《军用防弹衣安全技术性能要求》(GJB 4300A-2012)Ⅱ级的相关要求，采用51式7.62mm手枪弹(铅芯)，子弹初速度为445m/s±10m/s，对不同材料、不同鳞片拼接形式的仿生柔性防护装具进行防弹性能测试。为了研究材料对新型柔性防护装具弹道性能的影响，本文分别制备了由SiC-UHMWPE和Al2O3-UHMWPE两种复合鳞片组成的防护装具，考虑了鳞片覆盖角度(70°、80°、90°)对防护装具防弹性能的影响，并对柔性防护装具的子弹冲击面的冲击区域进行划分及讨论分析。结果表明，所设计的柔性防护装具均能有效的抵挡子弹的侵彻，区域Ⅱ为防护装具的最不利区域。此外，防护装具的防弹性能随鳞片覆盖角度的增加而增加，且SiC陶瓷的防护性能优于Al2O3陶瓷。通过对鳞片的破坏形貌进行分析，讨论了子弹冲击过程中的复合鳞片动态响应，阐述了鳞片之间的相互协同作用关系。最后，本文测试了仿生防护装具的柔性变形能力，发现在防护装具中心施加50N的力时，其变形大于12mm，满足防护装具柔性变形能力的要求。
　　(3)利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对子弹冲击防护装具的过程进行模拟分析。建立了仿生柔性防护装具的动态侵彻有限元模型，分析了侵彻过程中柔性防护装具的应力分布情况，进一步阐述了子弹的破坏过程，探讨了高速冲击过程中鳞片之间的相互协同效应。有限元分析侵彻结果与实弹试验结果吻合较好，文章为柔性防护装具的设计与应用提供了重要的参考价值。