复合式防弹衣对人体胸部防护性能的仿真研究

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本文研究了防弹衣及人体胸部有限元模型建立的方法,并根据其结构特点建立了有限元分析模型,模拟仿真了弹丸高速冲击防弹衣保护下胸部肋骨的动力学响应过程,通过对结果的分析研究,对防弹衣防弹效果和人体胸部损伤情况进行了分析和评价。 详细论述了防弹衣的发展历程,介绍了防弹衣的分类,防弹机理,重点对防弹材料和弹丸冲击防弹衣弹道研究进行了介绍,对国内外防弹衣的评价标准时进行了对比介绍。针对本文仿真模拟属大变形,大位移和非线性珠特点,详细论述了非线性结构动力学有限元仿真理论。在仔细介绍人体胸部组织结构基础上,重点分析研究了人体胸部骨骼的力学性能。 准确选择材料模型对于最终计算结果尤其重要,以防弹胸部肋骨为主要研究对象,因此在选择材料模型时,力求能反应材料自身的真实性能。在认真分析研究防弹衣和人体胸部组织结构和性能的基础上,抓住重点,对模型结构进行了简化处理,忽略次要结构,建立了防弹衣胸部 肋骨结构的有限元动力学模型。 在充分考虑不同材料面板和背板材料所具有的参数特征情况下,模型计算了不同工况下模型的动力学响应,详细分析了防弹衣结构特性及相关材料参数和弹丸特性对防弹衣防护性能和人体损伤程度的影响,对不同条件下人体胸部的损伤程度进行了评价,找到了有效降低人体受非贯穿伤和冲击力的有效途径。 所采用的计算方法和仿真结果有助于胸部骨骼组织受到冲击时的损伤机理分析研究,并为复合式防弹衣的优化设计和改进等提供参考。
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