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冲击振动对船员的伤害研究

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:Pandelani 等[55]利用MiL-Lx 小腿测试装置(图9),试验研究了爆炸冲击载荷作用下乘员在不同坐姿时的腿部易损性,此外,还对乘员的动态毁伤变化过程进行了数值模拟。从试验结果看,导弹虽然未能击穿钢甲进入舱室,但是强烈的冲击振动造成了部分效应物的严重损伤。图8Hybrid Ⅲ假人及传感器配置图9MiL-Lx 小腿测试装置利用数值模拟软件,Sevagan 等[57]研究了钝撞击状态下步兵战车舱内单个乘员头部的损伤,如图10所示。

冲击振动对船员的伤害研究

反装甲武器即使不能穿透防护装甲,也会使装甲装备受到严重的冲击和振动。此时,通过应力波传播可以在舱室内产生强烈的振动和冲击。虽然不像破片那样对乘员进行直接的损伤和破坏,但当冲击加速度值以及其持续时间到达某一临界值时,同样可以对乘员造成损伤[48]。爆炸冲击振动与碰撞冲击振动具有相似的特征,都具有作用时间短和峰值高等特点,爆炸冲击和振动导致生物损伤已被大量试验所证实。Ramasamy 等[49,50]指出在反坦克地雷的爆炸冲击作用下,装甲装备受到的整体加速度和局部加速度很快传递到舱内乘员,对乘员的下肢、骨盆脊柱以及头颈部造成伤害。

目前,国内评估人员冲击损伤有GJB 2689—1996 《水面舰艇冲击对人体作用安全限值》[51],具体范围如表2 所示。北大西洋公约组织在总结大量试验的基础上,制定了爆炸环境下乘员底部防护标准AEP-55[52],明确了损伤阈值,如表3 所示。

表2 冲击损伤安全限值和损伤阈值[51] m/s2

表3 AEP-55 强制执行标准及界限值[52]

近年来,国内外学者对来自装甲装备底部威胁方面舱内人员毁伤情况做了大量的研究[53,54]。在试验研究方面,通常采用Hybrid Ⅲ50 百分位假人(图8)放入与车辆内部相似的空间环境中,真实地反映出人体各个部位在爆炸后的损伤情况。Pandelani 等[55]利用MiL-Lx 小腿测试装置(图9),试验研究了爆炸冲击载荷作用下乘员在不同坐姿时的腿部易损性,此外,还对乘员的动态毁伤变化过程进行了数值模拟。李兵仓等[56]获得了某型激光制导导弹命中坦克左侧面时舱室内效应物的损伤情况。从试验结果看,导弹虽然未能击穿钢甲进入舱室,但是强烈的冲击振动造成了部分效应物的严重损伤。

图8 Hybrid Ⅲ假人及传感器配置(www.xing528.com)

图9 MiL-Lx 小腿测试装置

利用数值模拟软件,Sevagan 等[57]研究了钝撞击状态下步兵战车舱内单个乘员头部的损伤,如图10所示。Williams 等[58]研究了舱内多名乘员的损伤,利用仿真软件获取了舱内不同位置乘员在来自底部的爆炸冲击作用下的毁伤数据。南京理工大学在军用车辆底部防护方向做了大量工作[59~61],利用LS-DYNA有限元软件开展仿真分析,利用仿真假人进行试验评价积累了大量的经验。

图10 以400 m/s 的速度撞击时舱内乘员损伤的数值仿真[57]

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