為了明確皮膚對(duì)球形彈丸的阻滯作用機(jī)理,建立了模擬皮膚的3層結(jié)構(gòu)模型�；诶旒皦嚎s力學(xué)特性曲線,利用MATLAB對(duì)皮膚模型進(jìn)行參數(shù)識(shí)別。基于沖擊實(shí)驗(yàn)得到的皮膚穿透閾值速度驗(yàn)證了皮膚模型的準(zhǔn)確性。利用LS-DYNA仿真模擬了Φ4.5 mm鉛球侵徹皮膚過(guò)程,從球形彈丸速度衰減、皮膚鼓包方面分析了皮膚對(duì)球形彈丸的阻滯作用。仿真模擬了相同動(dòng)能不同密度條件下,直徑為Φ4.5 mm的彈丸侵徹皮膚的過(guò)程和相同動(dòng)能不同直徑條件下,鉛球侵徹皮膚的過(guò)程,結(jié)果表明,建立的皮膚3層結(jié)構(gòu)模型可以用于模擬皮膚的真實(shí)傷害,作為皮膚的數(shù)值仿真模型;在初始動(dòng)能相同的情況下,球形彈丸密度越小,體積越大,能量耗散比越大,皮膚阻滯作用越明顯,為后續(xù)研究投射物對(duì)真實(shí)人體的傷害奠定了基礎(chǔ)。 

【文章來(lái)源】：圖學(xué)學(xué)報(bào). 2020,41(02)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

皮膚材料模型

ANKERSEN等[13]研究了豬腹部皮膚比背部皮膚更貼近于人腹部皮膚；SHERGOLD等[14]通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)豬腹部皮膚(平行于脊柱方向)與人體腹部皮膚的力學(xué)特性曲線相似。因此，本文選取健康長(zhǎng)白豬的腹部皮膚(平行于脊柱)作為實(shí)驗(yàn)材料，用手術(shù)刀小心地剔除皮下脂肪組織，并保持豬皮的平滑性，通過(guò)多次測(cè)量取平均值得到豬皮厚度為2.5 mm。分別對(duì)長(zhǎng)方體豬皮(長(zhǎng)×寬：40 mm×15 mm)和圓柱狀豬皮(Φ20 mm)進(jìn)行拉伸及壓縮實(shí)驗(yàn)，得到皮膚在0.10/s和0.01/s應(yīng)變率下的拉伸及壓縮力學(xué)特性曲線，如圖2(a)所示，求得BISO模型所需材料參數(shù)E2(楊氏模量，彈性區(qū)間的斜率)、σs(屈服應(yīng)力，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的彈性區(qū)域及塑性區(qū)域曲線外推的交點(diǎn))、Etan(切線模量，屈服極限和強(qiáng)度極限之間的斜率)。結(jié)合壓縮力學(xué)特性曲線，如圖2(b)所示，運(yùn)用MATLAB對(duì)曲線進(jìn)行基于最小二乘法的非線性擬合得出Mooney-Rivlin模型的參數(shù)C10和C01，皮膚的材料參數(shù)見(jiàn)表1和表2。2 沖擊實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

利用Φ9 mm一級(jí)輕氣炮進(jìn)行皮膚沖擊實(shí)驗(yàn)，炮管中用彈托固定Φ4.5 mm鉛球。選取健康長(zhǎng)白豬的腹部皮膚，其彈道沖擊的有效尺寸為100.0 mm×100.0 mm×2.5 mm，利用夾具將豬皮固定在靶室中(圖3)。通過(guò)測(cè)速光幕靶來(lái)測(cè)量鉛球速度、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)來(lái)記錄鉛球速度，如圖4所示。經(jīng)過(guò)多次沖擊實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)后得到皮膚的穿透閾值速度約為94 m/s。圖4 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]手槍彈對(duì)骨骼間接作用的數(shù)值模擬及致傷力學(xué)響應(yīng)研究[J]. 黃玲,劉艷,徐誠(chéng),陳愛(ài)軍.  彈道學(xué)報(bào). 2013(02)
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本文編號(hào)：3343411