防爆服后钝性损伤模型需要在人体躯干外添加软质防爆服模型,软质防爆服与人体之间的接触方式为面面侵蚀接触(*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE),其他设置均与冲击波损伤模型相同。TNT装药质量为0.5 kg,爆距为0.768 5 m,为分析软质防爆服与人体躯干之间的空气间隙对人体躯干损伤程度的影响,空气间隙分别设置为0和5 mm。防爆服后钝性损伤模型如图9.2所示,由软质防爆服模型、人体躯干模型、冲击波生成域和空气域四部分组成。
图9.2 防爆服后钝性损伤模型
当研究软质防爆服对冲击波能量的衰减能力以及对人体躯干的冲击作用时,需要监测软质防爆服后的透射冲击波以及人体组织器官的力学响应。由于不必考虑透射冲击波对人体躯干的损伤作用,故只在软质防爆服与空气之间进行流固耦合,并通过定义软质防爆服与人体躯干的接触来模拟软质防爆服对人体躯干的冲击作用。当研究软质防爆服对人体躯干的钝性损伤过程时,需要考虑透射冲击波和软质防爆服对人体躯干的共同作用,故必须在软质防爆服、人体躯干与空气之间进行流固耦合,并定义软质防爆服与人体躯干之间的接触。
软质防爆服属于层合结构,层与层之间相互粘接。基于*SECTION_SHELL和*INTEGRATION_SHELL关键字将软质防爆服模型建模为SHELL单元。基于*SECTION_SHELL关键字设置SHELL单元的厚度(即软质防爆服总厚度),以及沿厚度方向的积分点数量(即软质防爆服的层数)。基于*INTEGRATION_SHELL关键字设置各积分点的Normalized坐标、各层厚度和材料。软质防爆服模型的建模方法如图9.3～图9.5所示。软质防爆服模型由75层UHMWPE纤维复合而成,单层厚度为0.2 mm,总厚度为15 mm,总重量(总质量)为8.81 kg。采用*MAT_COMPOSITE_DAMAGE复合材料模型和Chang-Chang准则对UHMWPE进行描述,其破坏强度与材料性能、受载后的应力状态及应变状态有关。Chang-Chang准则是以应力失效准则为基础的,根据材料拉伸和压缩产生的不同失效准则,将纤维和基体两者失效再细分为拉伸和压缩失效,材料参数如表9.1所示。
图9.3 防爆服模型结构示意图(www.xing528.com)
图9.4 防爆服模型属性、层数及总厚度的定义
图9.5 防爆服模型各层厚度及材料参数的设置
表9.1 UHMWPE材料参数
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