随着人类航天事业的不断发展,空间中在轨航天器的数量不断增多,大量的航天活动导致太空环境中空间碎片的数量大幅度提升。同时,伴随着航天器执行的任务越来越多样化,宇航员常常要执行太空行走等出舱任务。因此无论空间碎片本身还是航天器受到撞击后产生的次生碎片都可能会对宇航员造成撞击损伤。基于以上背景,本文以人体中骨骼和骨骼-肌肉组织为研究对象,通过数值模拟和理论分析等方法重点研究弹丸撞击后的损伤效应,并对高速段撞击规律进行总结。本文主要研究内容如下:研究了弹丸直接撞击骨骼和骨骼-肌肉组织的损伤特性。通过与已有文献的实验结果对比,验证了数值模拟的有效性。通过对不同直径和速度的球形弹丸撞击骨骼和骨骼-肌肉组织的数值模拟结果分析,得到了不同的侵彻深度和损伤形态。结果表明,直径3mm及以上的铝球弹丸对骨骼和骨骼-肌肉组织有较大损伤;直径为4mm以上且速度较大的铝球弹丸撞击骨骼时会有裂纹产生。同时,肌肉中会有空腔产生,造成损伤。研究了弹丸高速撞击宇航服后,骨骼和骨骼-肌肉组织的损伤特性。通过数值模拟方法得到了不同直径和速度的球形铝弹丸撞击宇航服等效结构后,各层结构的损伤情况。结果表明,在本文撞击仿真速度范围内,宇航服结构可较好防护直径2mm铝球弹丸对人体的冲击损伤,而对直径3mm铝球弹丸的冲击防护作用减弱,但对直径4mm和5mm铝球弹丸防护效果较差,宇航员依旧会受到较为严重的损伤。同时,撞击能量过大的弹丸会使肌肉发生横向撕裂,并在肌肉中产生不连续的空腔。研究了弹丸侵彻明胶入口直径的大小和侵彻深度的理论以及撞击速度在1km/s-3km/s范围内的经验公式。将弹丸的断面密度以及材料的阻滞系数等参数引入公式。结果表明,对于铝球弹丸高速侵彻明胶,撞击能量与断面密度和入口直径平方值的乘积成正比;侵彻深度与材料阻滞系数和侵彻速度有关。同时,侵彻速度在1km/s以上的毫米级铝球弹丸进入明胶需要消耗更多的能量;速度在1km/s-3km/s的毫米级铝球侵彻明胶深度公式系数较速度在1km/s以下的毫米级钢球侵彻明胶深度公式系数相比增加了23%左右。