近年来,随着防护装备的不断更新换代,子弹对于防护装备的侵彻能力日益降低,但是头盔等的背面大变形造成的颅脑损伤的问题日益突出。因此研究枪弹冲击防弹头盔造成的颅脑钝击伤及防护具有重要的意义与价值,本论文主要开展的研究如下:(1)根据头部解剖的扫描数据,建立仿人体颅脑模型。头部皮肤和内部脑组织均为黏弹性材料,骨骼材料为线弹性材料,构建人体颅脑模型。并在模型中安装加速度和压力传感器,加速度传感器安装在颅骨上,压力传感器安装在颅内明胶内。(2)基于已有的头部有限元模型进行模型验证。参考国外的尸体实验研究以及步枪弹冲击防弹板与EVA泡沫密度为45kg/m~3联合防护下的仿人体颅脑模型获得的试验结果进行模型验证。仿真中防弹板背面变形量与颅骨加速度变化曲线与峰值与实验结果接近,验证有限元模型的有效性。(3)进行了5.56mm步枪弹冲击防弹板防护下的颅脑模型力学响应实验研究。实验中选用不同密度的EVA泡沫材料、EPP泡沫材料以及无泡沫衬垫防护下进行研究。无泡沫实验中,冲击结束后,头皮有明显的破损,加速度与压力峰值远大于有泡沫防护。有泡沫实验中,同种泡沫密度时,颅骨加速度与压力峰值沿着冲击方向逐渐降低;随着EVA泡沫密度的增加,颅骨加速度以及颅内压力峰值均上升;相同密度下的EVA泡沫材料作为衬垫的防护效果要优于EPP泡沫材料。(4)利用仿真研究枪弹冲击过程中颅脑动力学特性变化及损伤情况。步枪弹以前部、侧面、后面以970m/s速度冲击有限元模型;步枪弹以970m/s速度并以0°、15°、30°的入射角冲击有限元模型前部。仿真中得到,后方冲击时,颅内压力最大,更易造成颅脑损伤;冲击波在颅内会沿着冲击方向传播并逐渐衰减,同时也会在同一组织内传播;步枪弹以30°入射角冲击有限元模型时,颅骨应力、大脑主应变以及剪切应变均最大,更容易造成严重的颅脑损伤,结合损伤阈值分析,冲击过程中并未造成颅脑的损伤。文章利用实验与仿真相结合的方法研究了步枪弹冲击作用下颅脑动力学响应特性以及损伤,为防护装备的设计以及颅脑损伤机理的研究具有一定的指导意义。