本次研究目的為探討10%氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷搭配Kevlar、Dyneema纖維之抗彈性能，找出具備輕量化及抗彈性能優異之抗彈組合，再運用數值模擬分析軟體，改變陶瓷和纖維的厚度配比，得到抗彈性能最佳化之厚度比。
此次實驗使用0.30〞穿甲彈進行彈道測試，並假設0.30〞穿甲彈之彈頭所消耗之動能及為陶瓷纖維複合抗彈板所吸收之能量，由此建立複合抗彈板吸收能量之關係式，計算求得最佳陶瓷纖維複合材料抗彈板組合後，建構陶瓷材料破壞模式(JH-2模型)，使用 ANSYS/LS-DYNA數值模擬分析軟體，在總厚度及面密度等限制條件下求得最佳單位面密度吸收能的複合抗彈板組合。
經由彈道測試及ANSYS/LS-DYNA數值模擬分析結果驗證，10%氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷搭配Dyneema纖維所組合之複合抗彈板，為輕量化及抗彈性能較佳之組合。在總厚度9mm-18mm，面密度2.149g/cm2-4.298 g/cm2的限制條件下，可以得知厚度不同的10% ZrO2 90%Al2O3 ZTA陶瓷板要取得該陶瓷板厚度之最佳單位面密度吸收能時，需搭配的Dyneema纖維疊層板厚度亦不同，當10% ZrO2 90%Al2O3 ZTA陶瓷厚度為4mm搭配厚度為9mm的Dyneema纖維疊層後背板具有最佳單位面密度吸收能。

The purpose of this study is to observe the ballistic impact performance of 10%Al2O3/ 90%ZrO2 ceramic with Kevlar and Dyneema composite materials. After the combination of composite with optimal lightweight and ballistic performance was obtained, use the numerical simulation analysis software changed the thickness ratio of the ceramics and fibers to obtain the optimal impact performance.
The ballistic experiment was performed using 0.30" Armor Piercing (AP) bullets. I was assuming that the kinetic energy consumed by AP’s shell equals the energy absorbed by the combination of composite ballistic plates. To establish the relational expression of energy absorbed by the composite ballistic plates. After calculating the greatest combination of composite with optimal ballistic performance was gained, construct the damage model of ceramic materials (JH-2 model). Finally, the ANSYS/LS-DYNA numerical simulation analysis software was used to obtain the optimal thickness ratio of the ceramics and fibers under the considerations of total thickness and areal density.
Through the results from a simulation of ANSYS/LS-DYNA were compared to the test results to examine the reliability. Both results indicate that the lightweight and ballistic impact performance of 10%Al2O3/ 90%ZrO2 ceramic with Dyneem fiber is better. Under the considerations of total thickness 9 mm to 18 mm and areal density 2.149g/cm2-4.298 g/cm2, the study illustrates that the greater energy absorption per unit areal density can be obtained when different thicknesses of 10% ZrO2 90% Al2O3 ceramic plates match with the different thicknesses of Dyneema fiber. Furthermore, the best energy absorption per unit areal density can be gained when the 10% ZrO2 90% Al2O3 ceramic plate is 4 mm and the thicknesses of Dyneema fiber is 9 mm.

第一章　緒論　　 1
1.1　研究動機　　1
1.2　研究目的　　3
1.3　文獻回顧　　4
1.4　論文架構　　8
第二章　實驗規劃　　 9
2.1　實驗流程　　9
2.2　材料製成　　10
2.2.1　氧化鋯增韌機制　　10
2.2.2　SEM及XRD分析　　13
2.2.3　硬度和破壞韌性測試　　14
2.3　試片設計　　15
2.4　實驗設備　　16
2.5　實驗試片製作　　23
2.5.1　陶瓷前背板試片製作　　23
2.5.2　纖維後背板製作　　25
2.6　ZTA陶瓷與搭配纖維黏合　　31
2.7　實驗步驟　　33
2.8　動能吸收計算　　34
2.9　測試結果與討論　　35
2.9.1　ZTA陶瓷碎片分析　　35
2.9.2　彈道實驗測試結果　　36
2.9.3　不同纖維後背板對吸收能之分析　　39
2.9.4　陶瓷材料抗彈性能之分析　　40
第三章　Johnson-Holmquist 損傷模型　　 45
3.1　JH-2損傷模型介紹　　45
3.1.1　狀態方程式(EOS)　　47
3.1.2　強度模型　　48
3.1.3　損傷模型　　51
3.2　實驗獲取JH-2損傷模型參數　　52
3.2.1　超音波實驗　　52
3.2.2　三點抗彎曲實驗　　55
3.2.3　壓縮實驗　　58
3.2.4　JH-2損傷模型參數數值　　61
第四章　ANSYS/LS-DYNA 數據模擬分析　　 63
4.1　ANSYS/LS-DYNA軟體　　63
4.1.1　介紹ANSYS/LS-DYNA　　63
4.1.2　ANSYS/LS-DYNA軟體演算法　　64
4.2　材料模組與參數　　67
4.3　模型建立　　69
4.4　分析流程與設定　　71
4.4.1　分析流程　　71
4.4.2　初始條件　　72
4.4.3　接觸條件　　72
4.4.4　邊界條件　　72
4.5　模擬結果分析討論　　75
第五章　陶瓷複合材料抗彈板厚度組合最佳化　　 75
5.1　抗彈板最佳化厚度規劃　　75
5.2　抗彈板厚度最佳化模擬　　77
5.3　ANSYS/LS-DYNA Workbench模擬結果迴歸分析　　79
5.4　抗彈板最佳化組合之面密度及單位面密度吸收能探討　　80
第六章　結論與未來研究　　 85
6.1　結論　　85
6.2　未來研究工作與建議　　86
參考文獻　　89

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