本文从天然生物陶瓷材料贝壳的结构与性能关系出发，设计制备了Al2O3/复合材料多叠层材料。该结构材料能够充分发挥陶瓷材料优异性能，同时能够克服陶瓷材料脆性大、对缺陷敏感的缺点，大大提高了材料在应用中的可靠性，具有良好的应用前景。　　 采用层压固化法制备了复合材料/陶瓷…陶瓷/复合材料交替叠层的Al2O3/复合材料多叠层材料。对多叠层材料试样进行了力学性能测试，并应用荧光光谱法测定了三点弯曲实验中试样破坏前陶瓷层的应力分布。结果表明:　　 (1)与单体氧化铝陶瓷相比，多叠层材料的弯曲弹性模量有不同幅度的降低;//型加载（位移载荷平行于材料厚度方向）时抗弯强度降低了29％，其值为233MPa;而⊥型加载（位移载荷垂直于材料厚度方向）时抗弯强度增加了21％，其值为396MPa。　　 (2)单体氧化铝陶瓷表现为典型的脆性断裂，其抗弯强度等于破坏极限;多叠层材料的破坏是一种逐渐的失效过程，并且没有完全断裂，破坏后的试样中存在大量裂纹。　　 (3)与单体氧化铝陶瓷相比，多叠层材料的载荷-位移曲线更复杂:载荷在上升阶段表现为“阶梯形”增长，达到最大值后并不立刻下降至零，而是先降低到一个较低值，经过一些波折后逐渐降低至零。　　 (4)荧光光谱测得的材料的应力分布趋势与理论预测相吻合。　　 在有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA中编制了程序包，能够有效地模拟多叠层材料三点弯曲实验过程中//型加载和⊥型加载情况下的应力分布情况，以及裂纹扩展过程和与之对应的载荷-位移曲线。分析裂纹扩展过程和与之对应的载荷-位移曲线发现:由于⊥型加载情况下裂纹扩展路径更长，而且复合材料可承载的垂直厚度较大，⊥型加载试样的相对断裂功高于//型加载试样。并且研究了不同材料层数、陶瓷/复合材料的层厚比、界面结合强度和软夹层材料时，多叠层材料的断裂韧性的变化趋势。结果表明:　　 多叠层材料的层数、陶瓷/复合材料层厚比和界面结合强度的取值在一定范围时才具有增韧效果。最优参数组合的多叠层材料，//型加载试样的韧性提高约56％，而上型加载试样的韧性提高近90％。