子彈射擊裝甲，在裝甲材質和總厚度相同的情況下，是單層較厚的裝甲還是多層較薄的裝甲對子彈的阻止效果更好？

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假設一顆子彈以一定的初始速度在理想環境中飛行，忽略空氣阻力的作用，在子彈穿越一塊一定厚度的裝甲之後，子彈的速度下降到初始速度的一半。現在假設把這塊一定厚度的裝甲換成若干個厚度較小的裝甲疊加，總厚度保持不變，那麼子彈穿越這些厚度較小的裝甲之後，速度下降為初始速度的多少呢？是等於初始速度的一半，還是大於或者小於初始速度的一半？

假設材料用量相同，是做成一整塊厚板對子彈的攔截作用好，還是做成若干塊較小厚度的板子疊加在一起對子彈的攔截作用好？如果採用多層裝甲的話，層與層之間緊貼在一起，和層與層之間留有一定的間隔，這兩者又有什麼區別？

謝邀。

這個問題，非常有意思，但也非常難。很難給出一個簡單的一句話回答。

如果一定要一個一句話答案的話，工程界可能傾向於單層厚裝甲要更好一些。

摘要

本回答先簡單介紹了這個問題的背景和意義，再明確了這個問題的限定條件和研究範圍，然後回顧了之前的相關研究和設計經驗，最後選擇了一個特例用有限元分析模擬了四種不同情況。四種情況如下圖所示，分別為：

Case 0：驗證模型
Case 1：三層裝甲，中間有空隙
Case 2：三層裝甲，中間無空隙
Case 3：單層三倍厚度的厚裝甲

簡介

有同學問了，討論這個問題到底有什麼實際意義呢？幹嘛要琢磨這個問題？

可能現在看來，這個問題的實際意義已經不大了。但是一百年前，這是個非常重大的問題。我們看近代史，說西方列強「船堅炮利」，這個詞就很能說明問題。「船堅」就是戰艦的裝甲防護能力，「炮利」就是戰艦的炮火破甲能力，這兩者一盾一矛，缺一不可。

好比說，人家新下水的戰列艦主裝甲厚度為 300 毫米，那我們想要擊穿這樣的裝甲，應該裝備什麼口徑的主炮？再好比說，人家的戰列艦主炮口徑為 12 英寸，那我們要裝備什麼樣的裝甲才能抵禦這樣的炮火？裝甲太薄了不頂用，太厚了戰艦就太重，跑的就太慢了，到底哪裡才是最優的臨界點？裝甲怎麼設計才最合理？

雖然看上去是小問題，但是我們回顧歷史，海戰的勝負很多時候不僅僅是一時一地的得失，很可能會深刻的影響國家的氣運興衰，比如說甲午戰爭的黃海海戰，再比如日俄戰爭的對馬海戰，都是如此。

從大炮巨艦時代的工程實踐來看，實際應用中單層厚裝甲要更受歡迎。當然，這也牽扯到配重、空間限制、加工條件、支撐結構等實際問題，所以並不完全是由防護效果決定的。

比如說，雖然用多層鋼板組成間隔裝甲這個概念早就有了，義大利海軍在一戰前後還進行了小規模的實際應用。但二十世紀二十年代以後，各國海軍的主力戰艦沒有一款採用多層薄裝甲，全部都是單層厚裝甲。這顯然說明了一定的問題。

再比如說，二戰時期美國海軍根據實驗研究和實戰經驗，認為如果採用兩層裝甲，其實際防護效果需要考慮折減作用。好比說，一層 5 英寸的鋼板加一層 2 英寸的鋼板，根據不同情況，等效於 5.5 英寸到 6.5 英寸的單層鋼板。也就是說，5 加上 2 並不等於 7，而是小於 7。這說明在當時美軍看來，多層薄裝甲的防護效果不如單層厚裝甲。

研究範圍

可能大家認為利用材料力學的知識，解決這樣的問題輕而易舉。但事實上呢，影響這個問題的因素實在是太多了。這並不是一個有著明確解的科學問題，而是更接近一個有著很多解的、開放式的工程問題。這兩者區別是什麼呢？區別可能就在於，工程問題並沒有絕對的正確答案，也沒有絕對的錯誤答案，好幾種辦法可能都能達到同樣的效果，只不過要根據實際情況來具體取捨。

具體來說吧，子彈的口徑、材料、速度，裝甲的厚度、材料，子彈入射的角度，裝甲表面是否平整，這些全都會影響最終的結果，很可能動一發而牽全身。而我們的精力事實上是有限的，所以我們並不能像對待一些科學問題那樣給出包羅所有情況的解答。我們能做的，只是尋找一些簡化條件下有實際指導意義的特殊解。而即使是這些特殊解，我們事實上也不是很確定，在實際應用之前，我們還是要用真的實驗來驗證。對於那些雖然可能存在，但是並沒有太大實際意義的情況，可能就只能忽略了。

所以呢，在討論問題之前，我們首先要說明這個問題的限定條件，也就是研究範圍。

我們這裡只討論同樣均質材料的單層厚裝甲和多層薄裝甲的對比，不考慮不同材料的複合。現代常見的陶瓷、金屬等多種材料複合而成的喬巴姆裝甲不在我們的討論範圍之內。
我們這裡只討論實心彈頭的動能衝擊作用，不考慮彈藥爆炸或者延遲爆炸造成的額外影響，不考慮現代破甲彈常用的聚能射流效果，也不考慮貧鈾彈等特殊穿甲彈的額外效果。
我們這裡只討論力學問題，不考慮材料的大範圍液化甚至氣化。現代穿甲彈速度非常快，事實上在撞擊的瞬間，撞擊區域的溫度極高，彈頭和裝甲都會發生液化乃至氣化。我們這裡的討論，把速度限定在較低範圍內，不考慮高速撞擊下高溫的影響。
我們這裡只考慮平滑表面的裝甲，只考慮彈頭與裝甲垂直撞擊，不考慮裝甲帶有傾角、稜角，不考慮裝甲表面有鋸齒或者其它特殊處理。
我們這裡只考慮單發子彈射擊，不考慮多發子彈重複衝擊同一個位置。

決定性因素

雖然這個問題的影響因素有很多，但如果我們拋開枝節，直指核心的話，哪一個因素影響最大呢？

讓我們先看看歷史，看完這個，相信您也能猜的到。

甲午海戰中日軍主力吉野號，主炮口徑為 152 毫米，主裝甲厚度為 115 毫米；一戰時期英國的伊麗莎白女王級，主炮口徑為 15 英寸（381 毫米），主炮塔正面裝甲厚度 13 英寸（330 毫米）；二戰末期美軍的衣阿華級，主炮口徑 16 英寸（406 毫米），主炮塔正面裝甲厚度 500 毫米；作為史上紙面數據最強的戰列艦，日本的大和級，主炮口徑達到了 460 毫米，主炮塔正面裝甲厚度達到了 650 毫米。

事實上，在這個炮彈能否擊穿裝甲的遊戲中，核心因素有兩個：炮彈口徑和裝甲厚度。我們從上面的戰艦數據也能看到，這兩項指標都是越來越大，水漲船高。

簡單說，起關鍵作用的指標，其實是這兩者之間的相對關係。也就是說，裝甲厚度與炮彈口徑的比值。

好比說，M16 步槍的普通 5.56 毫米子彈，打到 1000 毫米厚的鋼板上，那幾乎不會有任何穿甲效果；再比如說，A10 攻擊機加特林機炮的 30 毫米貧鈾穿甲彈，打到 1 毫米厚的鐵皮上，那幾乎沒有任何防護效果。這兩個特例里，因為裝甲厚度與子彈口徑的比值實在是太懸殊，所以沒有太多的實際意義。只有大和級 460 毫米炮彈打到衣阿華級 500 毫米厚的主裝甲上，或者大口徑狙擊槍 12.7 毫米的子彈打到 20 毫米厚的鋼板上，裝甲厚度與炮彈口徑的數量級類似，這才有實際的研究意義。

對於裝甲的支撐條件和跨度等等，事實上所起的影響是很小的。很多同學在用歐拉伯努利梁的模型來考慮這個問題，但是事實上，因為子彈衝擊的時間非常短，整個系統根本沒有達到動力學應力平衡，應力波甚至可能還沒來得及傳遞到支座。簡單說，子彈已經打到裝甲中間了，但是這個時候根本不會有支座反力，支座甚至還根本不知道中間已經施加了一個集中力，把這個體系看作一根梁來分析的假設是不成立的，至少是不合適的。如果我們在支座安裝應變計或者 load cell 的話，同樣能驗證這一點，在子彈命中甚至穿過裝甲之後，支座處的應變計可能都不會有反應。抵禦子彈衝擊的，主要還是裝甲局部的材料在起作用，與整個結構體系的關係並不大。（如果您對應力波的傳遞速度感興趣，請猛戳力的傳遞有速度嗎？ - 豬小寶的回答）

設計經驗

既然核心要素是裝甲厚度與子彈口徑的比值，對應於不同的比值，實際情況也會有所不同。

裝甲厚度小於 0.1 倍子彈口徑，單層厚裝甲 &< 多層薄裝甲

在這個比值範圍內起主要作用的是 Trampoline effect rule。簡單理解，trampoline 是蹦床的意思，裝甲厚度非常小的時候，在子彈撞擊之下，裝甲會向後凹陷和彎曲，就像人跳到蹦床上去一樣。在這種情況下，多層裝甲的效果要比同樣總厚度的單層裝甲好一些，前提是層與層之間要有足夠的空隙，保證前一層的向後彎曲有足夠的空間。當然，這種裝甲的絕對防護效果是不太理想的，只能對付速度很低的撞擊，或者速度比較高但是撞擊方向離垂直撞擊偏離很大的情況。

裝甲厚度介於 0.1 倍到 1 倍子彈口徑，單層厚裝甲 &> 多層薄裝甲

在這個比值範圍內起主要作用的是 linear velocity rule。簡單說，這種情況下就好象是用打孔器射門票，或者用筷子捅餅乾，紙或者餅乾會被捅一個洞，而且原來在這個洞範圍內的紙或者餅乾會一整個掉出來。在這種情況下，裝甲的厚度與擊穿這層裝甲所需的速度是成比例的。也就是說，每秒 1000 英尺的入射速度可以擊穿 1 英寸的裝甲，每秒 2000 英尺的入射速度可以擊穿 2 英寸的裝甲。這樣的話，顯然是單層厚裝甲要更合理。因為需要至少 2000 英尺每秒的速度才能擊穿單層 2 英寸的厚裝甲，但是兩層 1 英寸的薄裝甲的話，只需要保證擊穿第一層之後炮彈的剩餘速度達到 1000 英尺就可以。簡單說，多層薄裝甲會被各個擊破。

裝甲厚度大於 1 倍子彈口徑，單層厚裝甲 = 多層薄裝甲

在這個比值範圍內其主要作用的是 kinetic energy rule。事實上，因為裝甲的厚度是如此之厚，子彈在裝甲里穿行更像是我們在游泳池裡游泳。很簡單，我們在 20 米長的泳池裡游泳，跟在 50 米長的泳池裡游泳，對於我們自身的感覺來說，是沒有任何區別的。給我們游泳帶來阻力的，只是我們身邊的那一部分水，跟整個游泳池的宏觀尺寸無關。這時候，我們游泳耗費的體力，可以近似認為正比例於我們游過的距離。同樣，子彈穿過裝甲，也可以認為子彈耗散的能量與穿過的厚度成比例。也就是說，這種情況下，單層厚裝甲與多層薄裝甲沒有明顯的區別，只要總厚度相同，耗散的總能量就是一樣的，防護效果也就差不多。注意，這個結論的前提是多層薄裝甲里每一層的厚度也都要大於 1 倍子彈口徑。

綜合上面三種情況，對於裝甲厚度小於 0.1 倍子彈口徑，這種情況的實際應用價值不大；對於更普遍的情況，裝甲厚度一般都會大於 0.1 倍子彈口徑，單層厚裝甲要麼大於多層薄裝甲，要麼等於多層薄裝甲。所以綜合來看，單層厚裝甲至少是不遜於多層薄裝甲的。

有限元模擬

要想具體、直觀而又準確的回答這個問題，事實上唯一的辦法是做實驗。可惜我目前沒有持槍證，沒有槍，而且鋼板、子彈等等其實還都挺貴的，再加上還得有高速攝像機才能記錄子彈的速度，所以退而求其次，用有限元模擬來直觀的驗證一下這個問題。

這裡我用的是 Abaqus/Explicit，其中選用的材料參數和幾何尺寸參照 Abaqus 官方技術文檔 Simulation of the ballistic perforation of aluminum plates with Abaqus/Explicit。子彈材料為 4340 合金鋼，裝甲材料為 6061 鋁合金。之所以選用鋁合金，一個原因就是鋁合金是一種對載入速率不太敏感的材料，可以近似認為是 rate independent 的，也就是說應力應變關係不隨著載入速度的變化而變化。這樣對於不同的子彈撞擊速度，可以進行更好的比較。

材料的本構模型為 Mie-Grüneisen EOS 模型加 Johnson-Cook 塑性模型，模型參數採用這篇技術文檔里經過比對實際試驗數據之後修正得來的數值。有限元單元類型為 C3D8R，考慮 Enhanced Hourglass control。忽略摩擦力，子彈與裝甲之間的接觸簡化為無摩擦接觸。假設在室溫 293.2 K 之下進行。

由於我的計算資源有限，所以我在這篇技術文檔的基礎上，又做了進一步的簡化。主要是用了更大的網格尺寸來減小計算時間，裝甲的尺寸有所縮小來減小總計算量，子彈的尖頭削為鈍頭來更好的體現不同情況的差異。具體的網格劃分如下圖所示：

Case 0 驗證模型

要想讓我們的有限元模擬有一定的意義，首先我們要驗證這個模擬的可靠性和有效性。在這裡，我首先重複了一遍技術文檔的分析，並且與技術文檔所參照的實際試驗做了比較，從而證明這樣的有限元模擬跟實際試驗是比較相符的，具有一定的指導意義。

子彈直徑為 12.9 毫米，圓柱體段長度為 67.5 毫米，尖頭半徑為 38.7 毫米，全長 85 毫米。裝甲長度、寬度均為 150 毫米，厚度為 26.3 毫米。子彈初始速度為 396 米每秒。鋁板為四邊簡支。

如上圖所示，子彈穿過鋁板所用的時間為 0.0004 秒，穿過鋁板之後子彈的速度下降為大約 275 米每秒。此結果與 Abaqus 官方文檔的結果相類似，說明雖然我們採用了比較大的網格尺寸，但是仍然可以在一定的精確度範圍內與官方文檔的結果相吻合。

對比實際的實驗數據，我們這個有限元分析的結果也可以說是比較符合。我們看 Piekutowski, A. J., et al. "Perforation of aluminum plates with ogive-nose steel rods at normal and oblique impacts." International Journal of Impact Engineering 18.7 (1996): 877-887. 中的圖 6 就是同樣條件下的實際試驗的 X 光照片。此實驗實測的子彈穿越之後的速度為 266 米每秒。

當子彈初始速度為 396 米每秒，時間為撞擊之後 0.00015 秒的時候，實際試驗照片為：

而我們的有限元分析在該時間的結果為：

對比一下這兩個圖，再對比一下我們有限元分析得到的 275 米每秒和實際試驗測量得到的 266 米每秒，我們可以認為我們的有限元可以在一定程度上模擬真實的實驗。

Case 1 三層裝甲，中間有空隙

既然我們所用的有限元模擬可以比較好的貼合實際情況，那麼我們就可以比較放心的用它來試驗一下別的情況里。第一種情況，我們試驗三層薄裝甲，中間有一定的間隔。每層的裝甲厚度為 13.15 毫米，層與層之間的間隔為 26.3 毫米，每一層都為四邊簡支支撐。其它條件均不變。

同樣的子彈初始速度 396 米每秒，在撞擊裝甲表面 0.0007 秒之後穿透三層裝甲，子彈穿甲之後的速度為大約 244 米每秒。

Case 2 三層裝甲，中間無空隙

第二種情況，同樣的三層鋁板，只不過這次中間沒有空隙了，而是緊密的貼合在一起。同樣是每一層都為四邊簡支支撐。

這一次，子彈穿越三層裝甲後的速度為大約 191 米每秒。跟上一種情況對比，對子彈的阻止作用要好一些。

Case 3 單層三倍厚度的裝甲

第三種情況，單層厚裝甲，厚度為上面一種的單層裝甲的三倍。簡單說，跟上面一種相比，總厚度相同，只不過由三塊獨立的改成了一塊整個兒的。

子彈穿越這一層厚裝甲之後，速度降低到 165 米每秒。比起上一種，這一次對子彈的減速效果要更好。

有限元結果總結

單純從子彈速度的角度出發，在裝甲總厚度相同的情況下，第三種情況也就是單層厚裝甲的效果最好，把子彈的速度從最初的 396 米每秒降低到了 165 米每秒。

從這個特例的有限元分析的結果來看，對於這種情況，單層厚裝甲對子彈的阻攔效果要優於多層薄裝甲，而中間無空隙的多層裝甲要優於中間有空隙的多層裝甲。這個結論跟我們上面所說到的工程界的普遍實踐以及美軍的設計經驗都是吻合的。最後，給大家一個趣味小問答。請大家猜一猜，這四個持續時間不超過 0.001 秒的有限元模擬，總共耗費了多少時間運算完成？

@豬小寶的有限元模擬的分析的挺好的，我本人並不是這個專業也不會模擬，所以以下我說的都是自己了解到的結論性內容。

考慮到不同彈頭速度，彈頭形狀，彈頭結構，彈頭材料和裝甲板厚度，材料等等因素，即使在豬小寶那樣簡化了很多的模型里，實際上彈頭貫穿裝甲板的情況也很複雜。在彈道學領域自然是有人研究過這個問題的。

在題主所說的情況下，我們認為彈頭是剛性彈體，裝甲板是韌性靶板；
可以把彈頭形狀分成尖頭彈，圓頭彈，平頭彈三種情況；
裝甲板分為薄靶，中厚靶和半無限厚靶，因為是關於貫穿的問題所以就不考慮無限厚板了；
彈頭撞擊厚板的時候可能出現開裂，碎片，沖塞等情況，稱為失效模式。

對於尖頭彈來說，理想情況就是彈頭將面前的裝甲板材料推開，這種過程叫延性擴孔，這時候不存在失效模式。
對於平頭彈，則會出現各種失效模式。

@豬小寶分析的應該算是處於圓頭彈和尖頭彈之間的一種情況，這種情況的貫穿特性比較類似尖頭彈，但是應該還帶有一些平頭彈的特點，主要是會產生沖塞效應。

對於韌性薄板和中厚板，平彈頭在貫穿的時候還會使靶板產生很大形變，隨著靶板厚度增加，形變會變小；

對於尖頭彈丸來說，因為貫穿過程簡單，多層靶板和單層靶板區別不大。但是對於比較薄的靶板，分層靶的性能如@豬小寶的模擬結果，是不如等厚單層靶的。

對於平頭彈貫穿多層靶來說，因為靶板形變會消耗彈丸能量，彈丸貫穿靶板產生的沖塞體也會影響彈丸對後續靶板的貫穿，所以同樣厚度的多層靶板性能是比單層靶板好的。

圖中的Vb1稱為彈道極限速度，是彈體貫穿靶板的閾值速度。

對於均質鋼裝甲來說，同等總厚度下：
單層較厚裝甲的抗穿能力高於多層較薄裝甲疊一起。

這是因為穿甲彈對裝甲的侵徹深度並不是固定的，而是和裝甲本身的厚度有關：

一枚正好能打穿5厘米厚度鋼板的穿甲彈，如果去射擊50厘米厚的鋼板，不但打不穿，而且很可能只能砸出3厘米深的坑——連原來5厘米的穿深都達不到了。

這是因為穿甲彈在侵徹鋼板的時候，鋼板如果太薄，遭遇侵徹時後背面給予的支撐不足，前表面更容易被破壞。

贊我沒錯的，我大學畢業設計就是做的穿甲彈，這個問題專門有研究過的。

按題主的設定，確實如高票所說，一整塊更好。
主流思想就是傾斜裝甲降低穿甲彈穿深。穿甲彈口徑越大，傾斜裝甲的影響越小。
防次口徑尾翼穩定脫殼穿甲彈還是一整塊的厚裝甲靠譜。但是對金屬射流效果不佳。
間隙裝甲和複合裝甲主要是針對碎甲彈和金屬射流的。可以使射流分散，降低穿深。
好多人問的那麼細，這玩意還真沒啥模擬的好辦法，各國的方法是～
打一炮試試～

@豬小寶的模型本身,其實是沒有什麼大問題的, 畢竟已經把情況簡化了很多.

從和實際的結果對比來看,部分實際結果也很接近.

爭議比較大的問題之一就是子彈本身的形變和破損. 其實如果只是討論穿甲彈的話,這個問題幾乎可以忽略不計,原始模型中鋼板的厚度只有子彈的1/3, 在真實環境中,穿甲彈頭是絕對不可能再這個厚度就發生形變和破損的.

而彈頭形狀問題, @豬小寶也已經說明是故意設計成為鈍頭,因此也應該沒有太多爭議.

因為無法獲得實際的模型信息,所以我只能提出如下問題:

普通穿甲彈一般都是旋轉射入目標,而模型應該只是模擬了一個從右向左的直線方向的運動,而沒有考慮彈體旋轉帶來的額外斜角度力量.

從實際的結果看,即使穿過均質的裝甲材料,實際產生的穿透空隙寬度也超過彈體直徑. 因此在Case 1 的情況下,穿透第一塊裝甲以後, 幾乎無法保證垂直射入第二塊裝甲. 同樣的理由也可以用來質疑Case 2 的結果. 即使宣稱3塊裝甲無限靠近,但是由於3塊裝甲擁有獨立的邊界條件(我個人根據模型結果猜測), 那麼如何保證彈體接觸第二塊裝甲的瞬間,如何確認射入角度,就成為了最大的爭議點.

而Case 3 則不存在這樣的問題,這也是為什麼Case 3的結果和前面照片的實際結果最為接近.

很遺憾,未能找到穿甲彈擊穿多層裝甲更好照片. 這張是最為接近的,穿甲彈明顯是從
右側射入,在擊穿5,6層鋼板後,明顯運動方向產生了一個向下的角度,然後在擊穿13,14層後又有一個上抬的方向. 整個過程中,彈頭並不是呈現水平運動的態勢. 很好的證明了我提出的疑問.

我對於材料力學的有限元軟體了解不多,對於能不能完成這樣要求的模擬並不清楚. 但是從現有的信息和模型的結果來看,我還是很難被這個模型的結果說服.

而如果考慮到入射角度的變化問題,那這個問題的答案是很明顯的

多層裝甲防護較好.

以上.

直接說結果：對於桿式穿甲彈，有限靶，同樣厚度，單層比多層好。貼合良好的多層板比有縫隙的多層板好。
前面有人指出王師用多層板做dop實驗，所以多層板好。其實是不對的。軍方做實驗都要求rha，但是rha局限於不可能太厚。太厚了內部不均勻的。所以只好多塊貼合起來。對於半無限靶的話，如果貼合良好而且單層不是太薄我們都近似認為數據是相近的。不過還是會弱一些的。但是也無可奈何呀。

ps：
這個問題有點廣。我說的這個情況適用於速度一千多米，子彈穿透過程為侵徹的情況。速度過低只有幾百米，整體響應考慮進去。或者速度過高，比如十多公里每秒的話，現象會很不一樣。具體的我就不清楚啦。

對於 @豬小寶的答案，提出一些質疑（結論我是贊同的），因為在這個題（兩個速度為一米每秒的物體相撞和一個速度為2米每秒的物體撞一個靜止物體破壞程度相同嗎? - 物理學）中，豬小寶同學曾經用有限元分析得出了相對速度不變的撞擊結果不同的結論，當然現在這個答案已經被刪了(侵權的備份鏈接，點擊有風險http://www.duanzhihu.com/answer/17696605)。據此，我覺得 @豬小寶同學如果能做一個鋼板撞子彈的有限元試驗才有可能解決問題。
------割
我記得小的時候看科教片講過宇宙飛船防護微流星體的時候用的是多層裝甲，因為微流星體經過一層裝甲會粉碎，經過一級間隙後會在更大的散布面積上到達第二層裝甲，這樣防護效果會好。

大概像這樣 https://www.youtube.com/watch?v=Yr-jqoxoRJk

但是子彈是延展性很好的金屬，不會粉碎，防護效果肯定沒有防護微流星體那麼強。

剛刷了一遍金屬學與熱處理。從材料學的角度講，缺陷（外力導致的位錯為例），在生長時只有遇到晶界才會停止，因為晶界有界面能，裂紋要穿過晶界需要跨過比晶內更高的能壘。多層金屬板之間的界面對裂紋的擴展也有相同的效果，故多層金屬板要比單層厚板結實

甲彈對抗這玩意兒太複雜
對於被帽穿甲彈來說，單層厚板和多層薄板孰優孰劣不能一概而論，以維內托級戰列艦為例，其70+280的側舷裝甲可以抵抗自身主炮在16公里距離上的射擊，而以美國海軍經驗式穿深來看，同等距離下350mm的裝甲是擋不住維內托級的主炮的
但這個玩的是脫被帽，也就是說多層優於單層的前提是前方那層70mm的裝甲板成功脫掉了被帽穿甲彈的被帽——到底能否脫掉呢？這個就涉及到被帽的連接方式、火炮口徑、命中角度、裝甲材質等等一系列的因素，如果不能脫掉的話表現反倒不如單層大厚度了，號稱易碎的蝗國8吋彈在8000米距離上擊穿南達的船殼和防雷壁後又在12.2吋主裝上鑿開一個8吋深的大洞，很能說明問題
不涉及脫被帽呢，就有別的計算方式，以德國海軍為例，假設著速為v，擊穿裝甲板所需最小速度為v1，擊穿後剩餘速度為v2，他們的觀點是v平方等於後兩者的平方和；美國海軍又有另外的演算法
另外經驗式也有一大堆，崔西德公式德瑪爾公式克虜伯公式海軍經驗式啥的，各自演算法都不一樣，擬合條件也不同，海軍經驗式已經算是擬合的相對準確的了吧（僅就美國海軍而言），實際運用也得結合實測，有個東西叫經驗式得分，用來衡量打靶結果，兩者互相修正，簡而言之，單一的理論計算並沒什麼卵用（當然這麼說也不準確，這些公式都是經驗公式，但反過來也能說明純理論計算遠不如實測+經驗公式靠譜，要不然早就用了）
裝甲的布局也是個影響因素，像是俾斯麥級那種垂直主裝+穹甲的設計，抗彈特性與一般的垂直防護隨射擊距離變化而變化全然不同，它有個類似臨界點的東西，火炮威力低於這個臨界點的話，怎麼打都打不穿，高於臨界點就各種距離怎麼打都能打穿，換句話說這個布局換算不出恆定的等效值
更進一步，彈藥本身就沒影響么？兩枚看上去一樣的穿甲彈，具體的硬度分布可能完全不同，像是英國海軍的穿甲彈彈體硬度就是從頭到尾梯次遞減，美國海軍則是從外到內變化，即最硬的地方不僅是彈尖，還向周圍擴展
然而以上說的這些，還僅僅是一種彈藥。。。面對無被帽的穿甲彈呢？面對APFSDS呢？很顯然又是另一碼事了，一堆答案在那刷神馬間隙裝甲，間隙裝甲是拿來對抗什麼彈種的？能一概而論么？
影響穿甲的因素非常多，舉例來說，英國人對提爾皮茨號的裝甲測試，同樣是315mm的KC n/A，面積較大的那塊裝甲的彈道極限要低於面積較小的那塊，再比如說即使是同一塊裝甲，面對中小口徑炮彈和面對大口徑炮彈時的抗彈特性也會有不同，這種被稱作scaling effect的特性到底是不是線性的，與入射角度有無關聯，至今也沒有定論
前面說了穿甲彈材質的問題，裝甲材質呢？比如美國人的class A和class B，其各自對抗穿甲彈的最優角度是不同的，即某一角度命中的穿甲彈，對等厚度的兩種裝甲的射擊結果會完全不同，但換一個角度之後，優劣又有可能完全逆轉。那麼如果再結合脫被帽呢？多層裝甲造成的彈道轉正/轉偏呢？尤其是彈道轉正/轉偏，與落角、著速、彈型都有關係
總而言之甲彈對抗這東西，是建立在實驗基礎上的，任何沒有實際測試數據支撐的理論計算都不靠譜
有空的話補點實測數據

這是一個很經典的高速撞擊破壞問題，倒不是像豬小寶博士說的那麼難。結論也是很經典的認識了，那就是多層比單層好。理由很簡單很直觀，那就是因為把防護材料分成多層，會把投射體的衝擊動能分散到更大的區域，削減局部集中損傷破壞的趨勢。關於穿甲彈衝擊造成材料呈液態或氣化的說法，確實值得重視…這可能是豬小寶博士的模型結果與經典認識不一致的一個原因…那就是，過於簡化的數學模型有時候會掩蓋物理事實。比如，穿甲彈膛口速度能接近2km/s，…當然到靶速度會降低…這個量級的衝擊動能功率密度粗略估算，量級~10^12w/m^2。--如果帶含能材料爆炸的話，就更火爆了。

這是2011年高考全國卷物理最後一道大題！

不完全同意高票回答！
先說一下為什麼反對！
本課題組長期從事陶瓷領域相關研究，最近發展了層狀陶瓷，類似於題主說的多層薄陶瓷，在系列力學性能和衝擊測試中表現出更加優異的性能。目前也在工程應用階段，而且就是在抗衝擊領域。
高票回答針對現有材料體系，模型沒有問題。但是當單層厚度達到微米級陶瓷材料時，層間在受力學衝擊發生材料失效時，能夠實現裂紋偏轉，延長裂紋路徑，提高斷裂韌性。
手機碼字，後續跟蹤補充，有興趣了解的可以私信我，歡迎大家關注本課題組。

這個問題和速度有關係。
低速條件下高票答案已經討論的很清楚了。
高速條件下（＞3km/s），總厚度相同的條件下，多層板的防護效果明顯好於單層板。而且這種情況網格有限元模擬的結果與實驗結果符合的不好，一般用SPH來仿。
原因是高速條件下彈丸撞擊第一層板後會液化甚至氣化形成碎片雲。所以板間間距越大，防護效果越好。
以前在學校時做的是這方面的課題，現在已經工作多年而且和專業沒啥關係，乾貨什麼的如果大家感興趣再補吧！

對於金屬材料，材料表面一旦有個哪怕肉眼不可見的小裂紋，也非常容易擴展，慢慢撕裂成個缺口。因此對於飛機輪子這種承力件，需要周期性地探傷裂紋大小，以便及時更換。
所以，對於金屬來說，已經有了缺陷表面的金屬，比緻密光滑表面的金屬更容易被破壞。
從這個角度講，多層的顯然比單層的更不容易被穿透。
對於木材，感覺也能從裂紋這個角度講。
如果是混凝土的牆面，感覺不太好判斷。

有趣的是高中物理研究了了一塊厚度為d的和幾塊厚度相同的且加起來厚度為d的鋼板，放置在光滑水平面上，一顆子彈射入的問題，這是是後者更能阻止子彈。
恰好自己看了以下答友的回答，自己提出自己的想法:這道高中物理本身就脫離實際，題目中是默認鋼板放在光滑水平面上的，坦克和裝甲車……所處的又不是光滑水平面。就談不上和這道題目一樣的分析過程了。
由於本人不是學這方面的，個人也只能提出點偏見了，子彈打入幾片很薄厚度為d(總厚度為D)的鐵片，鐵片變形得很厲害，但是打入很厚厚度為D的鋼板(相當於前面幾塊厚度為d的緊貼在一起)，明顯的是只留下一個彈道，幾乎沒變形，這說明後面厚度為d的鋼片為前面的鋼片提供了支撐，阻止其形變，因此個人覺得一塊厚鋼板更能防護子彈，恰好與一個學裝甲學的答友有微微相似的看法。
裝甲車和戰艦採用多層鋼板比採用同樣質量的單層鋼板更能抵禦穿甲彈的射擊，因為相同情況下，甲彈射入多層鋼板損失的動能更大

2011年高考全國卷大綱版理綜卷第26題考到這個問題：

26.裝甲車和戰艦採用多層鋼板比採用同樣質量的單層鋼板更能抵禦穿甲彈的射擊。通過對一下簡化模型的計算可以粗略說明其原因。
質量為2m、厚度為2d的鋼板靜止在水平光滑桌面上。質量為m的子彈以某一速度垂直射向該鋼板，剛好能將鋼板射穿。現把鋼板分成厚度均為d、質量均為m的相同兩塊，間隔一段距離水平放置，如圖所示。若子彈以相同的速度垂直射向第一塊鋼板，穿出後再射向第二塊鋼板，求子彈射入第二塊鋼板的深度。設子彈在鋼板中受到的阻力為恆力，且兩塊鋼板不會發生碰撞不計重力影響。

解析如下：

高考捲圖片版如下，圖片來自網路：

創建於 2016-10-23作者保留權利

坐等lsdyna用的遛的大神來模擬模擬。

坦克裝甲應該是最難擊穿的裝甲了。最初都是單層的單質鋼板。後來發展了多層複合裝甲。由於空間的限制鋼板之間的距離不可能太大。兩層鋼板之間用其他物質填充。北約國家曾做過三層間隔靶的標準，非常難擊穿。因此多層板比單層更難擊穿。

首先說一句貴乎我服！

這都能有那麼多人亂扯！忽略基本常識！

就說一句，為啥現在裝甲車輛都用複合裝甲？多層裝甲？

原理是彈頭穿透第一塊裝甲後穿出時飛行軌跡、形狀已經不穩定，無法將能量集中於一點，穿出也浪費了大量動能，無法達到最佳效果。再者高速彈藥穿甲靠的不只是動能硬碰硬，還有瞬間高溫、高壓、震動對裝甲材質的削弱，間隔裝甲大大減輕了高溫和震動對於單塊裝甲的弱化作用。

那些說豆腐的，說紙的，說筷子的，你的手指達到音速了？穿甲是玉石俱焚式的攻擊，高速的彈頭碰到堅硬的裝甲必然會變形。彈頭穿甲和用長矛捅是兩種概念。

另外，多層裝甲是確保每一層都能有毀壞彈頭效果的，不是薄如鐵鍋疊起來！
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再補充一下吧，主要是跟被坦克世界之類的遊戲毒害，天天把AT HE掛在嘴邊而不重實際的玩家們說說，可能扯遠了題主別介意，現在對裝甲車輛有威脅的主要是什麼？首先是坦克炮的穿甲彈，然後是火箭筒之類的破甲彈，還有已經逐漸淡出舞台的碎甲彈，至於地獄火小牛之類的，挨上一個等死就行了啥裝甲都不好使。

之前說了穿甲彈不只依靠動能，在穿透過程中會產生高溫，貧鈾穿甲彈的自銳性就因此而來，自銳性在一定時間一定均質空間內可以實現，但是一旦期間出現材質變化，形態形狀變化便失去而轉化為震動、形變，最主要的在間隔中會失去自銳性的兩大有條件——高溫和高壓。

對於破甲彈，這個就不用多說了，柵欄裝甲就是用來攔截這個的，原理就是材質不連貫使得金屬射流無法保持高溫高壓各和方向性。

對於碎甲彈，間隔裝甲是其天然剋星，碎甲彈是通過震動來實現殺傷的，一旦有了間隔震動就很難傳遞。

對於子彈，現在的防彈衣都是多層結構，一個道理。

對於一群沒有摸過槍的的人在這裡模擬啊，分析啊，我認為都是在扯淡

題主感興趣的話可以研究一下喬巴姆複合裝甲。也就是美軍經常掛在裝甲車外面的夾心餅乾裝甲。簡單的說他的原理就是用很多層不同密度的材料，比如不同的金屬，還有陶瓷，壓在一起，穿甲彈頭打過來，經過不同密度的裝甲層，從相對勻速到發生明顯的速度變化，消耗掉更多能量。這個是用不同材料很多層，可能不一定是題主問的意思。

現在還有反應式裝甲，也是一種夾心餅乾外掛，在兩個裝甲層里有炸藥裝葯。受到彈頭的壓力，裡面的炸藥爆炸產生向外的作用力，抵消穿甲彈的力量。