Механический отклик и анализ повреждений головы при воздействии нефатальных кинетических снарядов

Qu Zhixue ,  

Li Tao ,  

Luo Xian ,  

Yang Da ,  

Chen Taiwei ,  

Wang Song ,  

Cai Zhihua ,  

摘要

Нефатальные кинетические снаряды (Non-Lethal Kinetic Projectiles, NLKP) широко применяются в правоохранительной деятельности и обеспечении общественной безопасности, однако риски получения травм головы от их воздействия недостаточно изучены. В данном исследовании на основе стандарта НАТО AEP-103 применён комбинированный подход с экспериментами и численным моделированием, который системно раскрывает закономерности механической реакции головы и различия в рисках повреждений при ударе нефатальными кинетическими снарядами. Сначала модель снаряда была проверена по методу испытания на силовую стену НАТО; результаты показали хорошее совпадение кривых силы по времени между экспериментом и моделированием и удовлетворительное соответствие проверочному коридору. Затем проведено экспериментальное испытание физической модели головы манекена для получения максимального мгновенного внутричерепного давления (TICP) в затылочном бассейне, что использовалось для оптимизации параметров и верификации надежности конечном элементной модели головы; максимальная ошибка между моделированием и экспериментом составила менее 15%, и пиковые значения TICP соответствовали проверочному коридору AEP-103, что подтверждает надежность модели. Наконец, выполнен численный анализ лба, височной области и темени при различных скоростях удара (60-80 м/с). Результаты показали, что с увеличением скорости снаряда значительно усиливаются контактные силы, напряжения, внутренняя энергия черепа и внутричерепное давление, при этом распределение носит явную региональную чувствительность; в височной и теменной областях при ударах выше 60 м/с пиковые напряжения превышали верхний порог разрушения кости (50-100 МПа), что соответствует тяжёлому уровню повреждений черепа; вблизи точек удара во всех трёх областях наблюдалось мгновенное повышенное внутричерепное давление, значительно превосходящее порог тяжёлой черепно-мозговой травмы 235 кПа. Пиковые TICP, используемые НАТО как эффективный критерий оценки риска повреждений, при скоростях 60-70 м/с могут вызывать внутричерепные кровотечения и потерю сознания, а при 80 м/с в височной и теменной областях степень повреждений мозга достигает максимального уровня риска, указывая на эти области как зоны высокого риска травмы. Дальнейший анализ показал, что различия в рисках повреждений связаны с локальной несущей способностью костей черепа, структурными особенностями и механизмами распространения давления в черепной полости. Исследование предоставляет важную теоретическую основу и количественные рекомендации для определения безопасных границ использования нефатального оружия, оптимизации средств защиты и совершенствования стандартов оценки травм.

关键词

нефатальные кинетические снаряды;стандарт НАТО;конечномерная модель головы;механический отклик;повреждения мозга

阅读全文

以上内容由讯飞翻译自动生成,翻译内容仅供参考。对于因使用本网站翻译内容产生的相关后果,本网站不承担任何商业和法律责任。

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website