【摘 要】
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创伤弹道学关心枪弹/破片等杀伤元作用于人体造成的各类组织和器官的损伤,包括杀伤元命中人体后的运动规律及其致伤机理,在军事上具有重要的现实意义。在枪弹/破片侵彻人体的过程中,涉及到结构大变形、高应变率效应、动态损伤与破坏等复杂现象,数值模拟方法已成为创伤弹道学研究的重要手段。传统的有限元法和标准的物质点法存在各自的优势和不足,本文将这两种方法耦合起来,以更好处理复杂冲击动力学问题。针对材料极端压缩问
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创伤弹道学关心枪弹/破片等杀伤元作用于人体造成的各类组织和器官的损伤,包括杀伤元命中人体后的运动规律及其致伤机理,在军事上具有重要的现实意义。在枪弹/破片侵彻人体的过程中,涉及到结构大变形、高应变率效应、动态损伤与破坏等复杂现象,数值模拟方法已成为创伤弹道学研究的重要手段。传统的有限元法和标准的物质点法存在各自的优势和不足,本文将这两种方法耦合起来,以更好处理复杂冲击动力学问题。针对材料极端压缩问题提出了一种物质点聚合算法;针对标准物质点法（MPM）存在计算数值不稳定的问题,将广义插值物质点法（GIMP）用于与有限元法的耦合;进而,采用自适应物质点有限元法（AFEMP）处理材料局部大变形、其余区域变形有限的问题。将这些方法整合,并编程实现了2D-FEM&MPM程序,通过多个算例验证了本程序各算法模块的正确性。使用自编的2D-FEM&MPM程序,针对创伤弹道的具体算例进行了数值模拟。在计算的过程中,使用AFEMP方法描述明胶,提出了适用于破片/弹体高速侵彻明胶的有限元转化判据,并使用罚函数方法计算接触力。研究了网格设置对计算结果的影响。数值计算结果和试验结果相吻合,表明了本方法的正确性和实用性,最后针对破片和弹体侵彻的毁伤效果进行了探讨和分析。
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