【摘 要】
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目的建立有效的头颈部及防弹头盔有限元模型,研究枪弹冲击不同质量防弹头盔时颈部的生物力学响应。方法通过在头盔本体(1.24 kg)增加附件均布质量2 kg,并加载手枪弹以450 m/s
【机 构】
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湖南科技大学机电工程学院; 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室;
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(11972158);国家自然科学基金项目(51405153);湖南省教育厅重点项目(17A068,18A188);博士后面上项目(2016M592421);湖南省重点研发计划(2017GK2200);湖南省重点研发计划(2016GK2077);湖南科技大学研究生创新基金项目(CX2017B652);湖南省科协海智基地(2019HZ-JD03)
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目的建立有效的头颈部及防弹头盔有限元模型,研究枪弹冲击不同质量防弹头盔时颈部的生物力学响应。方法通过在头盔本体(1.24 kg)增加附件均布质量2 kg,并加载手枪弹以450 m/s速度从正面、侧面、顶部冲击防弹头盔,获得人体颈椎的力学响应。结果受到冲击时,颈椎应力远大于颅骨应力。枪弹冲击防弹头盔时,相比头部,颈椎为易受伤部位,其中椎骨C3所受应力最大。不考虑增加附件质量时,子弹从正面、侧面、顶部方向冲击头盔时,侧面冲击对颈椎伤害最大,相比其他方向冲击最大应力约增加2.58%;同时正面冲击对头部损伤最大,应力约增加59.4%。考虑附件质量时,头盔质量越大对颈椎的损伤越严重。头盔质量从1.24 kg增加到3.24 kg,顶部冲击对颈椎的损伤最大,其应力相比其他方向冲击增加12.98%。结论在设计防弹头盔时应考虑其轻量化,研究结果为防弹头盔设计提供科学参考。
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