近年來,輕武器終點效應的研究成為各國國防工作者關(guān)注的熱點,展開相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究具有重要的輕武器軍事意義。論文正是針對輕武器典型殺傷效應特性進行了相關(guān)研究,從實驗材料的選取、測試系統(tǒng)的搭建、空腔圖像的處理方法等多個方面進行了詳細設(shè)計、計算和分析,實驗研究了典型殺傷元沖擊、侵徹有/無防護條件下明膠靶標時壓力波的發(fā)展規(guī)律、典型殺傷元侵徹明膠靶標時瞬時空腔的演化規(guī)律和手槍彈沖擊防護條件下生物靶標時壓力和加速度的變化規(guī)律,為輕武器殺傷機理的研究奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。本文的主要工作和研究成果如下:根據(jù)典型殺傷效應物理參量:靶前、靶后速度,明膠內(nèi)壓力和瞬時空腔體積搭建了綜合測試系統(tǒng),詳細介紹了系統(tǒng)的組成和各設(shè)備技術(shù)指標;針對明膠內(nèi)壓力波的測試方法進行了研究,對傳感器的埋設(shè)和處理方法進行了對比分析;針對殺傷效應特征量拍攝測量方法進行了研究,對數(shù)字高速攝影和脈沖X光機的布置方法,以及脈沖X光機正交拍攝方法進行了研究;針對壓力波幅值和傳播速度的測量進行了不確定度評定。在詳細分析高速攝影拍攝的殺傷元侵徹明膠靶標圖像特征的基礎(chǔ)上,對空腔圖像的處理方法進行了研究。對比分析灰度線性變換、分段線性灰度變換、灰度非線性變換和基于指數(shù)的非線性分段灰度變換幾種典型灰度變換算法,確定具有最佳增強效果的變換算法;對比分析常用濾波算法、空域和時域濾波算法,選擇能夠保護圖像輪廓線細節(jié)的方法;對比分析基本全局灰度閾值分割、直方圖閾值的雙峰法、最大熵閾值分割法和Otsu閾值分割法,得出能夠獲取清晰、連續(xù)的空腔輪廓線的方法;對比分析常用邊緣檢測算法和基于簡化M-S模型的水平集邊緣檢測算法,得出能夠準確提取空腔輪廓線的算法;基于以上最佳圖像處理方法處理后的圖像,對明膠靶標的毀傷參數(shù):殺傷元侵徹速度、翻轉(zhuǎn)角度和空腔體積進行了求解。對三種典型殺傷元φ4.8mm鋼球、9mm手槍彈和5.56mm步槍彈侵徹明膠靶標時壓力波的特性進行了實驗研究,分析了壓力波峰值的形成原因和壓力波的傳播速度,通過對比分析多種殺傷元侵徹明膠靶標時壓力波的特性,找出了壓力波差異的原因;對5.56mm和7.62mm步槍彈沖擊防護條件下明膠靶標時壓力波的特性進行了實驗研究;在對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析的基礎(chǔ)上得出了有/無防護條件下明膠內(nèi)壓力波傳播的經(jīng)驗模型。對三種典型殺傷元φ4.8mm鋼球、9mm手槍彈和5.56mm步槍彈侵徹明膠靶標時瞬時空腔的變化規(guī)律進行了實驗研究,分析了瞬時空腔的基本特性和形成原因;找出了不同殺傷元所形成瞬時空腔差異的原因;在對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析的基礎(chǔ)上得出了具有普適性的瞬時空腔直徑變化的經(jīng)驗模型。通過在生物靶標體內(nèi)布置壓力和加速度傳感器建立了防護條件下生物靶標多物理量測量系統(tǒng),分別對有防護生物靶標的頭部和胸部易損部位進行了手槍彈射擊試驗,測量生物靶標中的壓力和加速度,力求揭示壓力和加速度的特征及變化規(guī)律。
【學位單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP391.41;TJ206
【部分圖文】：

能夠在射擊水的過程中表現(xiàn)出來；肥皂靶標是粘塑性材料，其密度與人體肌逡逑肉組織比較接近，彈頭或破片通過后能在肥皂中留下一個定形的永久空腔，拍攝的Ｘ光逡逑片如圖１．１所示，這個空腔的形狀與彈后瞬時空腔相似。肥皂靶標易保存且侵徹空腔是逡逑塑性變形，變形到最大尺寸后不會回彈，能夠方便地測景最大空腔的尺寸。但是肌肉等逡逑生物組織具有超彈性，與肥皂的性質(zhì)差別較大，且肥皂不透明，無法觀察彈體翻滾的現(xiàn)逡逑象；明膠具有豐富的彈性，其密度與肌肉相近，物理響應也與生物體的肌肉響應相似，逡逑相比肥皂靶標更容易進行侵徹實驗時的瞬時高速拍攝和測量，拍攝的高速攝影圖像如圖逡逑１．２所示。逡逑Ｉ邐悐邐ｆｌ逡逑Ｉ邐ｍ邐Ｉ邐ＭＫ逡逑圖１．１步槍彈侵徹肥皂形成永久空腔Ｘ光片圖１．２步槍彈侵徹明膠形成最大空腔圖像逡逑試驗證明，水、肥皂、明膠等非生物材料的某些物理性能具有與所研究的肌休組織逡逑相類似的特點，并能直觀地反映彈頭（破片）侵徹的物理現(xiàn)象。明膠T經(jīng)過褪色處理為逡逑透明或者半透明，進行侵徹試驗T的瞬T空腔易ｒ？Sh速攝影進行拍攝和測ｗ：而１１在反逡逑成彈頭與組織的能量傳遞方面能夠宵接觀察到投射物產(chǎn)生的空腔脈動、邊界效應等與肌逡逑肉組織相似的物理現(xiàn)象；它是用以研究瞬時空腔和永久空腔形成機理、投射物能量傳遞逡逑與阻力及致傷效果等定量關(guān)系的理想組織模擬物［７］

法及試驗平臺支撐。希望本文的研究能為更深層次的認識和研宄典型殺傷元侵徹明膠靶逡逑標的作用機理，預測輕武器終點效應和殺傷威力，指導輕武器殺傷元設(shè)計提供科學依據(jù)。逡逑全文結(jié)構(gòu)如

博士論文逡逑飛過前測速靶的２靶T產(chǎn)生電壓信號同時觸發(fā)高速攝影和ＰＸＩ數(shù)據(jù)采集儀，保證兩個系逡逑統(tǒng)在同一時刻開始采集，試驗現(xiàn)場布置如圖２．２所示。邐逡逑＿逡逑圖２．２實驗現(xiàn)場布置圖逡逑２．１．２試驗材料逡逑常用的彈道明膠有兩種類型如表２．２所示，２００４年Ｊｕｓｓｉｌａ在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，逡逑提出了一套完整的１０％濃度配比明膠的制備方法和一致性檢測標準，２０１０年Ｃｒｏｎｉｎ和逡逑Ｆａｌａｚｏｎ研究了邋１０％明膠的材料特性，現(xiàn)４°Ｃ，１０％明膠已被各國的研究者廣泛使用，所逡逑以本實驗同樣采用該種明膠作為模擬革Ｅ標，尺寸定為３００ｍｍｘ３００ｍｍｘ３００ｍｍ，放置時逡逑靶標的中心線與彈道方向重合，典型殺傷元具體參數(shù)如表２．３所示。逡逑邐表２．２明膠分類表邐逡逑￣明膠種類邐ｕｒｎ邐濃度配比邐侵徹深度（同肌肉比較）逡逑Ｉ類邐４°Ｃ邐１０％邐接近逡逑ＩＩ類邐ＨＴＣ邐２０％邐小于逡逑邐表２．３

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本文編號：2819305