非致命动能弹钝性冲击假人胸部的数值模拟

为验证应用Hybrid Ⅲ假人开展非致命动能弹钝性冲击损伤的有效性,揭示动能弹钝性冲击与汽车安全领域大质量低速冲击的不同,采用数值模拟的方法研究了非致命动能弹和大质量冲击物钝性冲击Hybrid Ⅲ 50假人胸部的动态过程,并基于粘性标准对非致命动能弹胸部损伤风险进行了数值评估。结果表明:Hybrid Ⅲ假人在非致命动能弹钝性冲击下的胸部压缩量和粘性指数最大值均在尸体实验的验证区间内,是一种有效的损伤评估替代物;在同等初始能量下,非致命动能弹钝性冲击时程更短、冲击力峰值更大、能量衰减速度更快,会造成胸部局部动能和内能的快速转换,从而形成局部表面伤,创伤面大于弹体横截面,且在肋骨前侧拐角处首先出现应力集中,容易造成断裂;而大质量低速冲击时的冲击物动能大部分转化为胸部内能,损伤伤情以胸内骨折和脏器损伤为主。质量为30 g的L5型棍弹速度超过74.6 m/s时,造成胸骨或两根以上肋骨骨折的概率超过50%。

颅脑钝性冲击伤的生物力学

颅脑钝性冲击伤在航天、交通、施工和生产有关事故中占有相当比例,半个世纪来,许多学者采用生物力学的研究方法,在理论机制上取得了不少成就,对指导临床诊治、防护具设计和法医学检验有所裨益。现将有关问题介绍于后。一、颅骨损伤(一)影响因素1.形态学特征 颅受冲击时的应力分布与打击点的曲率以及颅型有关,颅顶的外形近似于“薄壳结构”,能分散外力。

防暴动能弹钝性弹道冲击实验测试研究综述

针对防暴动能弹持续引发致残致亡等严重安全事件,为提高其固有安全性和服役安全性需要通过测试对动能弹丸的致伤威力进行全面评估。通过系统综述钝性弹道冲击测试平台、替代品和终点弹道测试相关文献,指出在弹丸发射一致性、靶标保真性和损伤机理研究等方面存在的不足,建议基于弹道空气炮系统,加长发射管,提高弹丸发射的弹道一致性和着靶能量一致性;建议通过相似理论构建集成多类型传感器的复合靶标,提高靶标受击响应的保真性;介绍了通过揭示弹-靶能量交互及靶标内应力波的动态传播规律阐明防暴动能弹不同载荷特性下的损伤机理。

人体胸部有限元模型的构建与军事应用

为推动人体胸部有限元模型的构建与仿真应用研究,结合实际场景,针对爆炸、钝性弹道冲击、高速弹道冲击,3种不同场景下的人体胸部有限元模型结构进行了详细分析。由于人体胸部组织的生理结构存在差异,因此,在受到弹道冲击和碰撞时,不同类型的组织会出现不同程度的损伤。对不同场景下的人体胸部有限元模型进行了综合分析,明确了其优劣特点,并提出了一些建议来优化这些模型,以提高其生物保真度和精确度。通过减少事故中胸部组织受损的程度,满足单兵防护等相关领域对人体胸部冲击研究的需求。

防暴动能弹胸部钝击有限元模型研究综述

为推动钝性弹道冲击领域胸部及弹丸有限元模型的构建及验证研究工作,对具有详细解剖结构和类比结构的胸部有限元模型进行了梳理,对比分析了五种典型胸部有限元模型及其验证方法,提炼了典型弹丸有限元模型的构建与验证方法,综述了基于有限元模型的冲击损伤评估方法,通过剖析现有研究的不足给出了下一步的研究建议。后续为提高胸部有限元模型的精确度和生物保真度,需要在尸体实验的基础上,基于同一尸体测量学数据建立物理模型和有限元模型,通过揭示弹-靶能量交互及靶标内应力波的传播规律,深入阐明防暴动能弹的直接损伤和远达损伤机理。

防暴动能弹终点效应测试靶标研究进展

为科学评估防暴动能弹的致伤威力,建立可靠的终点效应测试靶标,基于靶标结构特性,将现有测试靶标划分为生物靶标、物理靶标、仿生靶标和数值靶标4类,并通过系统综述已有相关文献,对比分析了各类靶标的结构特点、应用场景、可测参数、损伤判据及其优缺点.研究发现,当前对生物靶标和仿生靶标的研究进展缓慢;数值靶标仿真程度高,但器官、骨骼等材料特性,特别是动载荷下的材料响应特性未知,导致难以真实反应人体在实际冲击中的损伤效应;物理靶标中的人体躯干模型相较目前已有的假人靶标而言,具有解剖结构相似程度高、骨骼内脏受压情况可测等优点,但仍具有内部损伤不可验证等缺陷,结合实际需求指明了测试靶标的下一步发展方向.

防暴动能弹冲击损伤谱与损伤机制研究进展

防暴动能弹自诞生伊始就频繁引发过度伤害事件,为提高其安全服役水平,针对主流的橡皮弹和布袋弹构建了冲击损伤谱,厘清了两种弹丸在人体各部位可能导致的损伤类型,分析了损伤谱的应用领域;根据弹丸冲击所致胸廓偏转率的不同,将钝性弹道冲击损伤机制分为挤压和剪切响应机制、粘性响应机制和爆炸响应机制三种类型,分别对应于组织和器官的弹性阻力响应、压力波传播与反射,以及冲击波效应三种响应特性;从安全设计、射击操作、抵近射击和损伤救治四个方面分别提出了均质橡皮弹、布袋弹和复合型动能弹的安全性能提升建议,可为不同类型防暴动能弹的实战应用提供安全指导。