关于冲击波和破片联合损伤的研究,常用的方法是基于杀爆战斗部产生的冲击波和破片来模拟冲击波和破片的联合作用,但该方法存在以下缺点:
(1)破片速度、质量、形状和飞散角难以控制,破片对人体躯干的命中部位也难以预估,因此在数值模拟中不能只对人体躯干进行局部网格加密,而需要对整个人体躯干网格进行加密,这就会导致整个计算规模非常庞大。
(2)冲击波并非理想Friedlander冲击波,会影响与冲击波单独损伤的比较性,并且在传播过程中也会受到破片的干扰;同理,破片运动规律也会受到冲击波的影响,从而影响与破片单独损伤的比较性。
(3)由杀爆战斗部爆炸形成的冲击波和破片,其初始速度和速度衰减率的差异性会造成作用次序的不同,在近距离处,冲击波先作用于目标,冲击波压力和破片速度较大;在某一特定位置,冲击波和破片同时作用于目标,冲击波压力和破片速度次之;在远距离处,破片先作用于目标,冲击波压力和破片速度是最小的。因此,三个位置处的冲击波压力和破片速度的差异性很大,冲击波和破片次序影响的比较性不强。
下面以理想冲击波和单个破片为研究对象,基于时间差法(即通过改变TNT装药的起爆时间以及破片与人体躯干之间的距离来实现两种毁伤元作用于人体躯干的时间差)模拟不同冲击波和破片作用次序对人体躯干的联合损伤。以0.2 ms为时间差模拟冲击波先于破片作用人体躯干以及破片先于冲击波作用人体躯干,以0 ms为时间差模拟冲击波和破片同时作用于人体躯干时的损伤情况。
冲击波和破片联合损伤模型结合了冲击波损伤模型和破片损伤模型的所有设置,由冲击波生成域、空气域、破片和人体躯干三部分组成,以cm-g-μs单位制建立有限元分析模型,如图8.1所示。冲击波生成域、空气域与人体躯干之间进行流固耦合*CONSTRAINED_LAGRANGE_IN_SOLID以实现冲击波对人体躯干的损伤过程,同时,为防止冲击波影响到破片的运动,破片与空气之间不进行流固耦合。因此,在冲击波和破片联合损伤模型中,冲击波和破片两种毁伤元是相互独立的,不会互相影响,可以很好地反映出冲击波和破片对人体躯干的联合损伤,与冲击波和破片的单独损伤具有较好的比较性。(www.xing528.com)
图8.1 冲击波和破片联合损伤模型
关于冲击波和破片联合损伤模型,在冲击波对人体躯干的损伤模型中,人体躯干正面朝向爆源,采用0.5 kg TNT装药和0.768 5 m爆距模拟爆炸产生的冲击波,获得入射冲击波压力及冲量变化曲线,其超压峰值为1 000.68 kPa,冲量峰值为143.01 kPa·ms,如图8.2所示。在破片对人体躯干的损伤模型中,破片形状为球形,直径为0.69 cm,动能为78 J,质量为3 g,速度为228.04 m/s,从心脏正前方垂直入射。
图8.2 入射冲击波压力和冲量曲线
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
