手枪弹对带软体防弹衣人体躯干靶标钝击作用的建模与仿真研究

发布时间：2023-11-09 18:46

　　枪弹伤是战争和反恐冲突中人员所面临的主要威胁,防弹衣的使用能够有效减少枪弹造成的贯穿性损伤。尽管手枪弹被阻挡不能穿透人体组织,但仍有部分能量通过防弹衣传递到人体,造成胸腹部靶器官损伤,这一现象被称为“防弹衣后钝击伤”(Behind Armor Blunt Trauma, BABT)。BABT发生时人体靶标的力学响应是研究钝击伤力学机制、进行伤情预测和防护具性能评估的重要依据。本文针对手枪弹对带防弹衣人体躯干靶标的钝击作用进行建模和仿真研究。 本文建立了手枪弹、防弹衣和人体躯干的有限元模型,手枪弹有限元模型采用六面体网格划分,赋予了弹塑性材料模型。防弹衣有限元模型采用了壳单元分层的建模方法,并赋予带损伤的复合材料模型。人体躯干包含皮肤和肌肉、纵膈、胸骨、软骨、肋骨、脊柱、心脏、肺脏、肝脏和胃的有限元模型是从三维CT扫描标准化人体出发建立的,采用四面体网格划分,并对皮肤和肌肉、纵膈、器官赋予粘弹性材料模型,骨架赋予线弹性材料模型。 对手枪弹非贯穿弹道侵彻作用下防弹衣的破坏形态进行数值模拟。研究结果表明,基于防弹衣有限元模型的数值模拟结果的破坏形貌与实验现象基本一致,超高分子量聚乙烯纤维复合...

【文章页数】：50 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究的目的和意义
    1.2 防弹衣类型、特点
    1.3 人体有限元模型的研究发展现状
    1.4 本文研究的主要内容
2 手枪弹侵彻单独软体防弹衣靶标计算模型
    2.1 手枪弹有限元模型
        2.1.1 有限元模型
        2.1.2 材料模型
    2.2 防弹衣有限元模型
        2.2.1 超高分子量聚乙烯纤维
        2.2.2 有限元模型
        2.2.3 材料模型
    2.3 有限元计算模型
        2.3.1 计算模型
        2.3.2 接触类型
    2.4 本章小结
3 带有软体防弹衣人体躯干靶标有限元模型
    3.1 人体躯干三维表面模型的构建
        3.1.1 人体躯干三维图像的扫描
        3.1.2 重建人体躯干三维表面模型
    3.2 人体躯干三维有限元模型的构建
        3.2.1 有限元模型
        3.2.2 材料模型
    3.3 有限元计算模型
        3.3.1 计算模型
        3.3.2 接触类型
    3.4 本章小结
4 手枪弹侵彻单独软体防弹衣靶标的数值分析
    4.1 侵彻过程分析
    4.2 侵彻速度衰减分析
    4.3 本章小结
5 非贯穿弹道冲击防弹衣后人体躯干靶标的力学响应分析
    5.1 皮肤、骨架和器官等效应力场演化分析
    5.2 骨架和器官压力场演化分析
    5.3 测量位置数据分析
        5.3.1 皮肤弹着点及离弹道点20mm处的测量结果分析
        5.3.2 骨架和器官测量位置的数据分析
            5.3.2.1 测量位置等效应力分析
            5.3.2.2 测量位置压力分析
    5.4 计算结果的合理性分析
        5.4.1 与仿真结果的比较
        5.4.2 与动物实验结果的比较
    5.5 本章小结
6 结论
致谢
参考文献



本文编号：3861812