破片穿甲效应作为毁伤技术领域中的一个重要研究方面，有着上百年的研究历史，随着军事作战需求和武器装备技术的不断发展，以及新材料、新技术等的推动，在21世纪的今天，存在着以下值得热切关注的、背景需求明确和亟待解决的主要问题。
1.高着速（1 300～2 500 m/s）条件下钨合金破片的侵彻
钨合金破片由于密度高而具有良好的速度保持能力和对目标的侵彻能力，被日益广泛地选用为高性能弹药的毁伤元。随着弹药/战斗部终点速度和命中精度的提高、目标防护性能的增强及满足打击高速目标引战配合的需要等，破片的实际着靶速度经常达到1 300 m/s以上。国际上广泛认为［24］，钨合金破片对钢靶的高着速（1 300～2 500 m/s）侵彻过程中，高温、高压、高应变率等极端状态下，弹体的大塑性变形、激波侵蚀和破裂响应相互耦合［25］带来了严重的结构改变和质量损耗，对穿甲效果影响显著。但是，有关机理研究还不够系统、深入。主要问题在于：①缺乏对破片高速侵彻作用过程中界面压力、温度等物理参数的测试方法，限制了对破片侵蚀、破裂、相变影响规律和制约因素的认识；②问题的研究难以采用500 m/s以下着速时小变形、低侵蚀侵彻理论模型和分析方法进行，也不能像3 000 m/s以上着速那样采用流体力学的理论进行［26］。其中值得研究的主要问题有：
①高密度及高着速撞击产生的激波侵蚀、弹体破碎等物理效应随着靶速度的提高而不断加剧，高温、高压极端状态下微、宏观物质结构与破坏规律是怎样的？
②高温、高压极端状态下，因侵蚀、破碎产生的质量损失对（质量有限的）破片侵彻行为的影响也逐渐增加，贯穿有限厚钢靶的着速是否存在最佳值？若存在，如何定量描述？
③高着速（1 300～3 000 m/s）斜侵彻是破片最为常见的作用模式，阻力和弹体惯性力组成的力偶沿轴向非对称产生偏转效应，致使侵彻弹道发生偏转或偏移，变形、侵蚀甚至破碎导致弹体轴线与弹靶接触面法线角时刻变化，若不断增大，则发生跳弹；即使不发生跳弹，贯穿厚度与夹角余弦值也非线性关系。那么，极限跳弹角的定量描述和斜侵彻条件下弹道极限的数学表征是何种形式？
2.破片对纤维、钢复合装甲的侵彻
纤维、钢复合装甲，作为一种新型防护结构，由多种不同材质、不同力学性能的材料叠合而成。该类装甲不同于均质装甲，它的一个显著特点是整体具有非连续各向异性的力学性能，依靠各层次之间物理性能的差异来干扰来袭弹丸/射流的穿透，消耗其能量，在同面密度下可产生较强的防护力，在装甲车辆、舰船等机动性、防护性共同要求的武器装备中有重要的应用前景。但是，该类装甲在破片侵彻作用下的响应特征不同于均质靶体，其中尚存在许多机理问题、理论问题及工程应用方法问题亟待解决：
①纤维复合材料因纤维丝（束）排列交叉和织物的铺层叠合，在宏观上呈现各向异性特征，对于低速冲击的防护具有良好效果并得到广泛应用［27］。高速侵彻的作用和破坏机理是否有所不同？防护效果如何？
②对于复合材料或复合结构，从材料局部的变形到整体结构破坏这一基本的力学响应中，蕴含了何种联系？何种规律？
③破片撞击下，纤维、钢耦合构成的复合装甲各层板之间相互影响，互相耦合，不同的复合方式是否必然存在“1＋1＞2”的现象？防护结构如何优化？(www.xing528.com)
3.高强度弹体钢对钢板的高速侵彻断裂行为
在装甲防护结构优化设计过程中，始终无法回避弹体与防护结构材料的动力学行为及物理效应对侵彻/防护效果的影响，而材料力学性能参数及侵彻试验数据的获取是基础，可为弹体材料选择和防护结构优化设计提供数据参考及理论依据。需要深化研究的主要问题有：
①国内外研究涵盖了10-3～106 s-1应变率范围内不同种类高强度合金钢的动力学行为和失效特性，低压中应变率（SHPB试验）与高压高应变率（飞片平板撞击试验）下材料力学行为之间的联系如何？不同应力状态、不同应变率下材料本构和失效行为的主控参量及其联系如何分析？
②对马氏体超高强度合金钢高压高应变率下固态相变的研究尚无公开报道，特别是相变对材料力学性能的影响如何？
③超高强度合金钢弹体高速（500～1 300 m/s）撞击下，低碳合金钢防弹板强度和塑性对其抗弹性能的影响规律及微观机制如何分析？
④超高强度合金钢弹体动态断裂的相关研究主要围绕弹体断裂模式和断裂机理展开，且主要集中在泰勒杆撞击试验所覆盖的低速撞击范围，高速撞击下超高强度合金钢弹体的损伤演化规律如何分析？
4.破片对带壳装药的引爆/引燃
反导技术及武器装备建设是国防科技重点发展方向之一［28，29］，导弹战斗部的破片撞击引爆/引燃机理与判据是反导武器装备研究的核心环节。但是，现有撞击起爆判据难用于实际，主要原因之一是导弹战斗部的柱面结构不同于炸药起爆临界能量获取的试验条件，装药结构的差异影响了破片撞击起爆过程，基于飞片撞击裸装药和隔板试验所获得装药引爆/引燃的判据难以支撑相应的毁伤与防御方面的工程应用研究，由此需要深化研究的主要问题有：
①基于飞片撞击裸装药或隔板试验获得的临界起爆压力判据［30］和临界起爆能量判据［31］，主要针对矩形压力脉冲，很大程度上对应于一维冲击起爆情况。实际情况下，破片更多的是撞击圆柱形战斗部装药的侧面，是一个三维结构的起爆问题，Held的射流起爆判据［32］也难以对破片推广应用，那么破片侧面撞击条件下装药内压力脉冲结构是何种形式？引爆判据如何表征？
②对于薄壳装药，破片高速撞击下壳体破碎，冲击波和剪切、摩擦等机械作用同时存在，破片、壳体材料物性都对起爆过程产生影响，壳内装药起爆的主控机制是什么？具有工程应用价值的起爆判据如何得到？
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