《COMPOSITE STRUCTURES》：Ballistic behavior of bionic multi-layered composite armor inspired by scorpion armor
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•绿色新自由主义将社区森林重塑为一种产业化的社会生态修复方案。•重构的社区森林空间恢复了国家与产业的合法性。•生态城市修复方案通过现有的社区森林运作，而不仅仅是依靠新资本。•民粹主义后政治策略在社区森林中产生了社会生态修复效果。•工业污染引发了合法性危机，推动了泰国的生态城市
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绿色新自由主义将社区森林重塑为一种产业化的社会生态修复方案。
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重构的社区森林空间恢复了国家与产业的合法性。
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生态城市修复方案通过现有的社区森林运作，而不仅仅是依靠新资本。
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民粹主义后政治策略在社区森林中产生了社会生态修复效果。
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工业污染引发了合法性危机，推动了泰国的生态城市政策。
引言
设计具有优异弹道抗性的防御目标对于保护人体和军用装备免受弹道冲击具有重要意义[1]，[2]，[3]，[4]。在保证基体材料不变和总重量恒定的前提下，金属结构在弹道性能提升方面表现出非常有限的潜力。具有复合构型的复合装甲有望满足防护结构在轻量化、高强度和功能集成方面的综合要求[5]，[6]。
近几十年来，关于复合装甲弹道性能的研究报道频繁。这些结构已从双层和三层演变为多层构型，材料组成从单一向复合系统发展，涵盖金属、陶瓷和高强度纤维等各种材料[7]，[8]。金属材料具有优异的成本效益和弹道性能，但难以满足轻量化防护结构的要求[9]，[10]。陶瓷材料具有低密度、高硬度和高抗压强度等优点；然而，其固有的低抗拉强度和低韧性限制了其作为独立弹道材料的可行性[5]，[11]。与前两种材料相比，纤维增强复合材料在比强度和比刚度方面表现出显著提升，但存在剪切和抗压强度相对较低的问题[12]，[13]。为了克服单一弹道材料的局限性，可以将各种材料科学合理地组合形成复合装甲，从而充分利用不同弹道材料的各自优势。Hu等人[14]研究了SiC/UHMWPE复合装甲的弹道行为，陶瓷的尺寸和形状被认为对复合装甲的弹道性能有显著影响。Wu等人[15]评估了陶瓷结构和类型对陶瓷复合装甲弹道性能的影响，并指出陶瓷断裂韧性的增加和脆性的降低可以提高弹道性能。然而，现有的设计理念和制造工艺使复合装甲的弹道性能受到其固有材料力学性能的制约，难以在高防护性能和轻量化设计之间实现新的平衡[16]，[17]。
近年来，自然界生物装甲的组成结构和防护机制引起了广泛的研究兴趣[18]，[19]。这些生物装甲系统通常具有复杂多变的结构形式，使其能够有效承受各种外部载荷并防止灾难性结构失效，从而满足生物体抵御外部威胁和保护自身的需求[20]。利用有限的材料和物质，生物装甲演化出了独特且具有无与伦比性能的高度优化设计结构，使整体结构实现了出色的强度、韧性和刚度[21]。研究这些生物结构及其基本设计原理将为提升复合装甲的防护性能和推进其轻量化设计提供新的见解和途径。Naleway等人[22]系统总结了生物系统中常见的八种微观结构类型，并表征了每种微观结构的设计参数与力学性能之间的关系。这项工作阐明了生物结构的复杂力学行为，并为仿生结构的设计和应用提供了系统性指导。Wang等人[23]以陶瓷为硬相、软粘合剂为软相，设计并制备了一种仿生陶瓷双相结构。他们通过落锤冲击试验评估了陶瓷几何形状、尺寸和粘合剂类型对仿生复合结构冲击性能的影响。Liu等人[24]受草鱼鳞片结构的启发，开发了一种由陶瓷片材和UHMWPE层压板组成的柔性防护装甲。实验结果表明，重叠的陶瓷块能有效钝化弹丸并偏转其轨迹，从而降低其穿透能力。鳞片状层与UHMWPE层之间的协同能量耗散机制是主要的能量吸收途径。目前，对仿生防护结构的研究主要集中于准静态[25]，[26]和低速冲击[27]，[28]方面，结构形式以单一仿生设计为主。然而，关于高速冲击载荷下仿生复合结构的研究相对较少，对两种仿生结构之间匹配机制的理解尚不充分。
本研究受沙漠蝎子装甲启发，设计并制备了仿生多层复合装甲，并通过实验与数值结合的方法研究了其弹道性能。进行了仿生复合装甲的弹道试验，以探索钝弹丸穿透装甲系统的内在机制。确定了不同芯层构型仿生复合装甲的损伤模式和失效机制。还建立了三维有限元模型并通过实验结果进行了验证。从损伤模式和能量吸收机制的角度阐明了仿生复合装甲的弹道响应和失效机制。
章节摘要
BMCAs的设计
自然界中的生物遵循用进废退原则，以更好地适应其生存环境，经历选择性进化和淘汰。沙漠蝎子生活在极端恶劣的沙漠环境中（图1(a)）。为了抵御数年间风沙的不断侵袭，它们的装甲演化出了独特的形态和结构，如图1(b)所示。与栖息于雨林的蝎子不同，沙漠蝎子的装甲表面凹凸不平，覆盖着各种
弹道试验结果
十二次弹道试验获得的实验结果汇总于表1，并如图4所示。需要指出的是，本实验方案中大多数单一构型仅由有限数量的弹道试验表征。对于仿生陶瓷构型，弹丸冲击位置相对于圆顶的差异可能引入额外的变异性，从而改变局部接触几何形状及后续损伤演化。因此，该
仿生陶瓷圆顶直径的影响
仿生陶瓷圆顶直径是仿生陶瓷层的主要设计参数。图9展示了不同圆顶直径下BCL的损伤形貌。CA1-2的陶瓷层表现出最小的粉碎和碎片化区域面积。裂纹扩展区的裂纹主要为径向，陶瓷边界处形成了方形剥落裂纹。对于三种仿生复合装甲构型，陶瓷圆顶的存在显著
结论
受沙漠蝎子装甲启发，设计并制备了具有不同陶瓷圆顶直径和层压板倾角的仿生多层复合装甲。进行了弹道试验，确定了不同构型下的失效模式，并揭示了各种设计策略的比较弹道性能。主要结论总结如下：
CRediT作者贡献声明
胡鹏程：撰写-初稿，软件，方法论，概念化。夏兴龙：调研，数据整理。陈伟：资源，形式分析。莫代会：方法论，概念化。彭浩：软件。李晓斌：项目管理。程元生：监督。张攀：撰写-审阅与编辑，资金获取。
利益冲突声明
作者声明他们不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢国家自然科学基金委员会（项目编号：52171307）的资助支持。
胡鹏程|夏兴龙|陈伟|莫代会|彭浩|李晓斌|程元生|张攀
