【摘要】：隨著新型防彈材料的研發(fā),防彈衣逐步向輕巧化、舒適化的目標(biāo)發(fā)展。在單兵作戰(zhàn)和維護(hù)治安的行動中,軟質(zhì)防彈衣已經(jīng)能夠有效防止手槍彈直接對人體造成傷害。但是彈丸的沖擊動能仍會作用在人體上,并在人體上導(dǎo)致所謂的“沖擊凹陷”,從而產(chǎn)生類似鈍器猛擊造成的損傷(鈍擊傷)。這種鈍擊傷嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致人體的內(nèi)臟、骨骼受損,甚至致死。目前,國內(nèi)外對于鈍擊傷效應(yīng)的研究還不夠全面、透徹,對鈍擊凹陷的研究較多,對靶標(biāo)內(nèi)壓力波特性研究還不夠深入,因此有必要繼續(xù)開展相應(yīng)鈍擊效應(yīng)試驗與數(shù)值模擬研究。本文提出了一種新型“明膠-胸廓”仿生假人的制備方法。制備的“明膠-胸廓”仿生假人能夠更為真實的模擬各類沖擊試驗中人體骨骼和內(nèi)臟的力學(xué)響應(yīng)。安置好內(nèi)部埋有傳感器的“明膠-胸廓”仿生假人作為試驗用人體上軀干靶標(biāo),并采用高速攝影、紅外同步觸發(fā)器等設(shè)備搭建了多參數(shù)同步測試系統(tǒng)。開展了多種手槍彈侵徹軟防護(hù)下“明膠-胸廓”人體上軀干靶標(biāo)的試驗研究,獲得了靶標(biāo)內(nèi)部壓力、加速度響應(yīng)規(guī)律,并拍攝到了整個鈍擊過程。試驗結(jié)果表明,使用92式9mm鉛芯彈射擊“明膠-胸廓”人體上軀干靶標(biāo)的心臟部位時,心臟處峰值壓力為1.440MPa～1.610MPa;使用51式7.62mm鉛芯彈射擊“明膠-胸廓”人體上軀干靶標(biāo)A的心臟部位時,心臟處峰值壓力為1.630MPa;使用9mm巴彈射擊“明膠-胸廓”人體上軀干靶標(biāo)的左肺部位時,心臟處峰值壓力約為0.590MPa。試驗結(jié)果還表明,沖擊壓力波在靶標(biāo)內(nèi)部向四周傳播時會迅速衰減,壓力越大衰減越快,衰減過程中衰減速度會逐漸變小,靶標(biāo)會大量吸收壓力波的能量。由于泡沫板有吸波作用,在軟質(zhì)防彈衣后中插入泡沫板可以有效的減小鈍性損傷時的沖擊壓力。建立了人體上軀干有限元模型,模型包含左肺、右肺、心臟、肝臟、胃、胸骨、肋骨和胸椎等人體主要器官和骨骼。進(jìn)行了彈速360m/s的9mm手槍彈侵徹軟防護(hù)下人體上軀干靶標(biāo)的數(shù)值模擬,計算獲得的軟質(zhì)防彈衣和彈丸的受損情況與實彈試驗中的受損情況基本保持一致。計算結(jié)果表明,侵徹初期防彈衣以剪切破壞為主,對子彈的阻擋作用較差,子彈能量損耗較小,速度緩慢下降。隨著子彈的鐓粗變形,防彈衣后部無緯布主要發(fā)生拉伸變形,從而有效的吸收了子彈的撞擊動能,子彈速度急劇下降。彈著點為心臟部位時,左肺最大等效應(yīng)力為0.231MPa,右肺有限元模型的最大等效應(yīng)力為0.363MPa,心臟最大等效應(yīng)力為0.056MPa。本文進(jìn)行的試驗和數(shù)值模擬為鈍性損傷分析與評估提供了理論與方法支撐,為輕武器殺傷威力提高和防彈衣防護(hù)性能提升提供了科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

圖２．ｒ明膠－胸廓”仿生假人的制備流程圖逡逑２．邋１．邋１制備原料和加熱裝置的選取逡逑本“明膠－胸廓”仿生假人的制備原料為自來水和明膠顆粒

邐人體靶標(biāo)的制作與軟防護(hù)下鈍擊表２．１照相明膠的理化性能參數(shù)邋能邐要求逡逑度（Ｂｌｏｏｍ邋ｇ）邐２５０？２６０逡逑（ＭＰａ．ｓ）邐４．５？５．５逡逑（°Ｃ）邐不低于２６．５逡逑透過率（％）邐大于９０逡逑透過率（％）邐大于９８逡逑５０ｎｍ，邋６２０ｎｍ透過率指檢驗出的波長為４５０ｎｍ，邋６２０ｎｍ？置是采購的常州維度儀器的恒溫水浴鍋，基本結(jié)構(gòu)如圖２．２所示。恒板焊接而成，焊縫嚴(yán)實，有卓越的抗腐蝕性能，不會發(fā)生生銹與漏膽尺寸�。矗埃悖礤澹劐澹担埃悖恚�，內(nèi)膽容積為８０Ｌ，額定功率為２５００Ｗ。加熱勻布置，水浴鍋T加熱的明膠溶液最大體枳為６０Ｌ，水浴溫度ＰＪ？以Ｃ范圍內(nèi)，溫度精度為±０．５°Ｃ，水浴加熱定時范圍為１？１５０ｍｉｎ。逡逑邐＿＿－明膠溶液逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TJ410.6;TS941.733.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2638865