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。

某NV型防暴动能弹战斗部设计的非致命效能考虑

根据部队对动能弹有效驱散人群而不致伤残的战术需要,以制式步枪为平台进行研制的分体式发射接口的超口径弹药——某NV型防暴动能弹。为实现该弹战斗部的非致命效能,文中分别从弹丸设计、材料选择、弹筒形状、弹托、密封盖设计等要素进行考虑,提升防暴性能指标。通过样弹试验,NV型防暴动能弹基本达到非致命效能设计要求。

防暴动能弹发展现状及趋势分析

针对群体性事件呈多发、高发的态势,为提高防暴动能弹的作战效能,科学预测非致命动能弹丸的发展趋势,对防暴动能弹的发展历程进行了梳理,初步界定了硬质弹丸、橡胶弹丸、布袋弹丸和复合型弹丸四个发展阶段,通过剖析典型冲击损伤案例分析了不同类型动能弹丸的损伤特性,明确了防暴动能弹的冲击损伤谱,进一步通过对不同类型动能弹丸结构特性的定量比较,对比了不同弹丸的战技指标,结合案例剖析和性能对比,预测了新一代动能弹丸的发展趋势;当前橡胶弹丸、布袋弹丸和复合型弹丸共同服役,新一代动能弹丸将以大口径、大变形、自旋稳定、复合结构和多重打击效应等特性而逐步呈现。

防暴动能弹侵彻靶板仿真

文章论述了利用显式动力有限元程序LS-DYNA模拟防暴动能弹对靶体的侵彻过程,得到的仿真结果与应用侵彻经验公式(W.S.Chang公式)计算结果符合得较好,表明这种方法具有计算动能弹侵彻问题的能力,对防暴动能弹研究具有一定参考意义。

橡皮式防暴动能弹冲击损伤案例分析

防暴动能弹是遂行反恐防暴任务的主要装备,为提高其固有安全性和使用安全性,通过回顾橡皮式防暴动能弹冲击损伤案例,分析了伤亡比例、损伤分布和损伤模式,从弹丸因素、生物体因素和冲击条件3个方面,提取了32个冲击损伤致因因素,并初步界定了因素属性,给出了橡皮式防暴动能弹的安全设计和安全使用建议,为其全寿命周期的安全服役提供了决策支撑。

耦合多维致伤判据的防暴动能弹安全设计规范研究

为降低防暴动能弹过度致伤概率,提高安全服役水平,构建了不同类型动能弹丸的冲击损伤谱,结合典型案例和损伤谱,提炼了关键致伤因素,对比分析了国外认可度较高的4类防暴动能弹致伤判据,提出了递进考虑BC值、能量密度值、VC_(max)值和最大颅内压(或最大头部冲击力)的耦合多维致伤判据的动能弹丸安全设计流程,整个设计过程在满足了安全性要求后,重复进行、迭代优化,进行相关的有效性验证,确保设计出的动能弹丸兼具安全性和有效性。

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。

防暴动能弹弹丸设计原则

针对防暴动能弹的使用环境和要求,分析比较了防暴动能弹弹丸与常规普通弹丸在材料、初速、弹形、外弹道特性等方面的不同,以及作用于目标时弹丸作用效果的差异,提出了防暴动能弹弹丸设计过程中应遵循的几项原则。

基于Matlab/Simulink的防暴动能弹弹道仿真

介绍了Matlab/Simulink与M文件相结合进行防暴动能弹弹道仿真的方法,首先根据防暴动能弹的弹道特点简化了自然坐标系下的弹丸质心方程组,给出了防暴动能弹的致伤判据;然后介绍了如何采用Matlab/Simulink建立弹道仿真模型和编写M文件进行模型控制;最后对弹形系数分别为2和1.5时的9mm柱形橡胶弹进行了弹道仿真和分析,仿真结果较好地模拟了该动能弹的弹道特性和有效作用范围,该模型能够为动能弹的总体设计提供可靠的理论依据。

防暴动能弹侵彻性能的有限元分析

基于有限元分析软件ANSYS/LS—DYNA,建立了防暴动能弹侵彻靶板的有限元分析模型,并选取弹体材料、着靶速度、入射角度及弹体头部形状等参数,对模型进行数值分析,得出了各个参数对防暴动能弹侵彻性能的影响。最后,验证了所建模型的可行性。

基于执勤专用枪的防暴动能弹内弹道仿真研究

针对部队在执勤中枪支管理难的问题,结合无管发射式防暴动能弹的特点,提出了执勤专用枪这一全新概念;在内弹道过程分析及数值计算的基础上,利用MATLAB语言仿真技术进行编程测试,对其内弹道模型进行数值模拟仿真,根据仿真曲线分析了该弹弹丸内弹道运动规律、各项指标之间的相互关系及影响各项指标的因素,仿真结果表明,弹筒内最大压力、弹丸出口速度、管口压力、火药燃烧相对结束位置等指标均符合设计要求,保证了弹体设计符合理论设计要求。

非致命防暴动能弹作战效能评估

提出了非致命防暴动能弹作战效能的评估法,分析了非致命防暴动能弹的技术性能,建立了以非致命性为核心指标的防暴动能弹效能指标体系。采用定性分析与定量分析相结合,将集对分析法应用到了非致命防暴动能弹的效能评估中,对3种防暴动能弹进行了效能评估。为非致命防暴动能弹的研发生产提供了重要的理论支撑。

防暴动能弹对人体非致命效应的模拟研究

为研究防暴动能弹对人体非致命性效应的影响,通过选取碰撞速度以及入射角度2个参数,运用比较成熟的有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对碰撞全过程进行了比较完善的数值模拟,同时通过对众多侵彻经验公式的研究,选取了一种比较适合防暴动能弹侵彻计算的经验公式,验证了数值模拟计算结果的可行性,得到了防暴动能弹碰撞速度以及入射角度与人体非致命效应之间的关系.

防暴动能弹钝击损伤评估方法研究综述

为科学预测防暴动能弹的致伤威力并指导防暴动能弹的安全设计、研制、验证,通过对防暴动能弹钝击文献的研究,叙述了当前国内外对防暴动能弹钝击损伤评估标准研究现状,分析了重要器官的损伤量级和损伤评估方法及手段,总结了现有评估方法存在的问题。并对防暴动能弹钝击损伤评估方法在未来发展做出展望:一是建立能够全面评估致伤威力的组合评判标准;二是发展精确可靠的有限元仿真评估方法;三是基于海量数据,采用智能算法进行损伤预测。为下一步防暴动能弹钝击损伤研究指明了新思路、新方向。

基于ODI方法的防暴动能弹钝击效应影响因素分析

为提高防暴动能弹的设计安全性和使用安全性,需要确定影响其钝击效应的关键因素,并区分因素属性,采用基于OWA算子集成DEMATEL-ISM的方法(ODI方法),构建因素间的递阶层次结构模型,确定冲击加速度、冲击位移是影响防暴动能弹钝击效应的关键因素,比动能、动能为底层原因因素。研究结论对防暴动能弹钝击效应致伤标准制定和损伤等级评定具有借鉴意义。

基于粘性标准的防暴动能弹冲击损伤评估综述

为了科学评估防暴动能弹冲击人体所造成的损伤程度,国内外学者有关防暴动能弹致伤标准的研究就从未停止。通过对防暴动能弹致伤标准之一的粘性标准相关文献的研究,梳理了当前国外研究现状,总结了现有粘性标准损伤评估存在的问题,并对防暴动能弹损伤评估方法的发展做出展望:一是耦合多维致伤标准,形成防暴动能弹冲击损伤评估组合判据;二是利用深度学习的神经卷积网络模型,获得预警算法以指导防暴动能弹的科学使用。同时提出了火炮类武器城市战条件下对远场低附带人员损伤标准的建议、量化指标和火炮战斗部材料的优化选择。为下一步国内基于粘性标准的防暴动能弹冲击损伤评估的研究提供了一定参考。

防暴动能弹头部形状对侵彻影响的数值模拟研究

本文利用成熟的ANSYS／LS-DYNA软件对三种不同头部形状的防暴动能弹侵彻靶板的过程进行了数值模拟，并对结果进行了比较分析，得出了不同弹头形状对侵彻性能的具体影响，为防暴动能弹的研究提供了一种可行的参考方法。

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.

防暴动能弹致伤威力影响因素层次结构研究

为揭示防暴动能弹致伤机理,需了解其致伤威力影响因素的相互影响关系及层次结构。在广泛提炼影响因素的基础上,集结专家经验定量评判因素间的影响关系。根据因素影响度与被影响度,提出了基于因素节点度三分位数约简非关键因素的DEMATEL-ISM改进方法,以确定各因素的重要度、属性以及层次结构。案例分析表明,改进的DEMATEL-ISM方法能够有效对防暴动能弹致伤威力影响因素进行层级划分,研究结论奠定了防暴动能弹致伤机理研究的理论基础。

基于防暴动能弹的弹丸设计研究

本文就防爆动能弹的一些运用要求,详细的对普通弹丸和防爆动能弹弹丸的一些区别进行了分析和探讨,同时研究了在作用于目标时两种弹丸在效果上所表现出的一些差异,进而提出了在设计过程中,防爆动能弹弹丸需要遵循的几项基本原则,最后进行了总结。