反装甲武器打击装甲装备后,会在装甲防护层背面形成二次破片,主要包括爆炸产生的密集弹片群和装甲材料崩落的碎片,大量的二次破片初始速度高,会对舱内乘员造成损伤。破片对人员目标的杀伤威力的衡量办法有多种,包括破片尺寸、质量分布、破片空间分布、破片初速等,目前的判据主要有动能判据、比动能判据、A-S 判据[32]。
Kneubuehl 等[33]研究了破片的能量密度与人体皮肤的关系,研究发现,破片侵彻皮肤时,存在某个临界值,一旦破片的能量大于该临界值就会对皮肤造成伤害而进入体内。Grundfest[34]在大量试验的基础上建立了球形破片对骨骼的侵彻深度方程。Jordan 等[35]开展了破片侵彻复合装甲靶板的试验研究。通过发射预制破片,获得了破片质量与破片速度以及侵彻深度三者之间的关系。Finnegan 等[36]开展了不同侵彻姿态下破片的质量分布和速度分布规律研究。
李文斌等[37]试验研究了射弹大倾角穿透靶板二次破片的散布规律,研究发现,靶后破片在空间上呈椭球形分布,在回收靶板上形成椭圆形,并且其长轴和短轴与靶板倾角成余弦关系。
姚志敏等[38~40]利用脉冲X 光摄影技术获取了聚能装药侵彻靶后破片的空间分布特征(破片飞散角和数量)、运动特征,试验装置如图5 所示。并采用AUTODYN 软件进行了数值模拟,发现计算结果与试验吻合。此外,建立了破片云的数学模型(图6),为毁伤评估提供参考。
图5 试验装置与现场布置
(a)试验原理;(b)现场布置
图6 靶后破片云的数学模型(www.xing528.com)
赵国志等[41]提出采用乘员损伤评估等效靶的试验方法,选用多层金属薄板作为乘员损伤效应靶,说明通过等效试验可获得二次破片对乘员的损伤情况。
李金明等[42]采用有限元数值模拟的方法,对球形破片侵彻明胶靶标进行了研究,并将数值模拟结果与温垚珂[43]的试验结果进行了对比。他还运用正交设计方法找出破片质量是影响侵彻深度的最主要因素。
通过利用明胶作为人体组织的替代物,莫根林等[44,45]研究了球形破片、长方形破片对人体的损伤机理,建立的模型能够为破片对人体的损伤评估提供依据。张金洋等[46]利用CVH 数据集,建立了人体各个部位的易损性模型(图7)以及相对应的评估算法,可以为枪弹、破片侵彻人体损伤评估提供方法和手段。蒲锡峰等[47]采用Euler-Lagrange耦合技术对破片侵彻靶板的过程进行数值模拟,获取了破片与靶板的相互作用的动态毁伤过程。
图7 人体易损性模型[46]
(a)头部模型;(b)胸部模型;(c)腹部模型;(d)下肢模型
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