Szukaj Logowanie Kontakt
             Kontakt Blog Kalendarz

  ANSYS Elite Channel Partner ANSYS Polska ANSYS Logo cropped 164px

ANSYS Elite Channel Partner ansys logo czarne tlo SMALL ANSYS Logo cropped 164px
    ANSYS Elite Channel Partner

Spis Treści:

Metodyka badań numerycznych modelu korpusu człowieka

Siatki elementów skończonych dla modeli geometrycznych narządów wewnętrznych korpusu człowieka, pocisku Parabellum 9 × 19 mm FMJ oraz pakietu balistycznego wygenerowano w programie ANSYS ICEM. Natomiast badania numeryczne ostrzału ciała chronionego przez pakiet balistyczny z tkanin dwuosiowej i trójosiowej Kevlar 29 przeprowadzono w programie LS-Dyna. Istotnym etapem przygotowania modelu do obliczeń było ustalenie kontaktujących się obiektów oraz określenie typu kontaktu i współczynników tarcia. Zastosowano typ kontaktu AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE i zdefiniowano kontakty pomiędzy obiektami modelu oraz współczynniki tarcia statycznego i dynamicznego (na podstawie danych z literatury [1–7]).

Kolejny etap definiowania warunków początkowych i brzegowych modelu do obliczeń numerycznych polegał na przyjęciu modeli materiałowych narządów wewnętrznych, pocisku oraz pakietów tekstylnych. Korzystając z literatury z zakresu biomechaniki, zdefiniowano parametry wytrzymałościowe modeli materiałowych narządów wewnętrznych ciała człowieka [8–14]. Na tej samej podstawie przyjęto parametry wytrzymałościowe dla ołowianego rdzenia i płaszcza pocisku Parabellum 9 × 19 mm FMJ dla modelu materiałowego *MAT_SIMPLIFIED_JOHNSON_COOK [7].

Aby ocenić wpływ struktury pakietu balistycznego na fizjologiczne skutki udaru balistycznego, zastosowano zróżnicowane rodzaje modeli materiałowych z zachowaniem takich samych parametrów wytrzymałościowych przędzy Kevlar 29 [1, 15–17]. Zaproponowano rodzaj modelu materiałowego dla powłoki 2D modelującej tkaninę dwuosiową *MAT_ORTHO_ELASTIC_PLASTIC, który łączy ortotropowe właściwości materiału sprężysto-plastycznego [18]. Aby określić kryterium zniszczenia dla materiału, przyjęto dodatkową kartę ustawień materiałowych *ADD_ERROSION. Dla analizowanej tkaniny trójosiowej Kevlar 29 przyjęto rodzaj modelu materiałowego *MAT_PLASTIC_KINEMATIC, który służy głównie do modelowania obiektów sprężysto-
plastycznych [18].

Model fizyczny korpusu człowieka

9Na podstawie opinii medycznej przyjęto założenie, że fizyczny model korpusu człowieka będzie miał: serce, płuca, układ mięśniowy i kostny. W pierwszym kroku opracowano modele płuc i serca, które wykonano z silikonu. Aby dobrać parametry silikonu, przeprowadzono badania statyczne jednoosiowego ściskania wypreparowanych próbek z płuc i serca świni. To pozwoliło na wyznaczenie charakterystyki naprężenia w funkcji odkształcenia. Następnie przeprowadzono serię badań jednoosiowego ściskania próbek silikonu przy różnych proporcjach wagowych jego składników. Porównano krzywe ściskania próbek płuc i serca pochodzących od świni z próbkami silikonowymi i w ten sposób wytypowano wariant składu chemicznego silikonu.

W następnym kroku przystąpiono do budowy układu kostnego. Model mostka wykonano z porowatej płyty PVC o grubości ok. 10 mm. Układ żeber powstał z płaskowników o grubości ok. 6 mm i szerokości ok. 20 mm. Żebra wykonano z tworzywa pleksiglas. W celu odwzorowania kształtów żeber każdą listewkę poddano obróbce cieplnej, która pozwoliła zamodelować kształt kości.

Wykonanie modelu układu kostnego polegało na precyzyjnym zamocowaniu każdej pary żeber na kręgosłupie oraz mostku. Model kręgosłupa wykonano z profilu aluminiowego. W ostatnim kroku wykonano układ mięśniowy z żelu balistycznego Clear Ballistics. Do pomiaru ciśnienia występującego podczas niepenetrującego uderzenia pocisku w modelu fizycznym korpusu człowieka zastosowano czujniki siły nacisku.

Metodyka badań eksperymentalnych

Badania kuloodporności wielowarstwowych miękkich pakietów tekstylnych przeprowadzono w Laboratorium Badań Balistycznych na Wydziale Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów Politechniki Łódzkiej.

Ocenę fizjologicznych skutków udaru balistycznego przeprowadzono z użyciem modelu fizycznego korpusu człowieka oraz pakietów wykonanych z tkanin dwuosiowych i trójosiowych Kevlar 29. W tunelu balistycznym przygotowano miękkie pakiety balistyczne składające się z 30 warstw tkanin. Poszczególne warstwy wykrojono zgodnie z szablonem przodu ciała człowieka, opracowanym na podstawie wymiarów klatki piersiowej modelu fizycznego.

10 sm 11 sm 12 sm

Powiadomienia

Chcesz wiedzieć gdy dodamy nowy artykuł? Wybierz kategorię, która Cię interesuje!

ANSYS WORKBENCH

Oprogramowanie

STREFA AKADEMICKA