Modelowanie numeryczne uderzenia pocisku w ciało człowieka chronione kamizelką kuloodporną

• Autorzy: Dominiak J. , Stempień Z.

Warianty tytułu

EN

Numerical modeling of bullet impact into human body protected by body armor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W chwili uderzenia pocisku w miękką kamizelkę kuloodporną chroniącą ciało człowieka wysoko wytrzymałe warstwy tekstylne osłony balistycznej pochłaniają energię pocisku. Część tej energii, która nie zostanie zaabsorbowana przez warstwy kamizelki, jest przejmowana przez ciało człowieka, co w literaturze określane jest jako „trauma balistyczna”. Celem badań było opracowanie modelu dyskretnego „pocisk Parabellum 9 × 19 mm – tekstylna osłona balistyczna – ciało człowieka” oraz numeryczna analiza skutków udaru balistycznego dla różnych konstrukcji osłon. Model geometryczny ciała człowieka odwzorowano na podstawie obrazów z tomografii komputerowej. Uwzględniono w nim najważniejsze organy decydujące o utrzymaniu funkcji życiowych. Poszczególne warstwy kamizelki kuloodpornej modelowano jako dopasowane powłoki, wykorzystując specjalistyczne oprogramowanie do projektowania odzieży zgodnie z cyfrowym modelem człowieka. Badania pokazały, że redukcja skutków udaru balistycznego podczas uderzenia pocisku wymaga nie tylko zastosowania wysoko wytrzymałych włókien, lecz także doboru odpowiedniej liczby warstw.

EN

At the moment of bullet impact into the ballistic package protecting human body absorbing the bullet’s energy by the ballistic layers appears. However, the part of bullet’s energy which is not absorbed by the layers of body armor, is taken by human torso. The aim of presented research is creating the discrete model „bullet Parabellum 9 × 19 mm – textile aramid vest – human body” and numerous analysis of ballistic impact results. The model of human body was based on the pictures from the computer tomography. In the geometrical model the most important organs, which keep human body function were taken into consideration.

Słowa kluczowe

PL

kamizelka kuloodporna; tkanina aramidowa; uderzenie pocisku; trauma balistyczna; modelowanie MES

EN

body armor; aramid fabric, bullet impact; ballistic trauma; FEM modelling

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 86, nr 7
• Strony: 585--590
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Dominiak J.

• Zakład Odzieżownictwa i Tekstroniki, Politechnika Łódzka

autor

Stempień Z.

• Zakład Odzieżownictwa i Tekstroniki, Politechnika Łódzka

Bibliografia

• 1. Norma NIJ Standard 0101.04.2008 „Ballistic Resistance of Personal Body Armor”
• 2. Roberts J.C., Biermann P.J., O’Connor J.V., Ward E.E., Cain R.P., Carkhuff B.G., Merkle A.C. „Modeling Nonpenetrating Ballistic Impact on a Human Torso”. Johne Hopkins APL Technical Digest. Vol. 26, Number 1. 2005.
• 3. Raftenberg M.N., DeMaio M., Parks S.A., Blethen W., Carlson T., Mackiewicz J.K. „Blunt Trauma from Nonperforating Impact of Fabric Armor”. Proceedings of the American Society of Biomechanics Annual Meeting. San Diego 2001.
• 4. Raftenberg M.N. „Modeling Thoracic Blunt Trauma: Towards a Finite-Element (FE) Based Design Methodology for Body Armor”. Proceedings of the American Society Conference (ASC) 2004, Orlando. 29 Nov-2 Dec 2004.
• 5. Raftenberg M.N. „Response of the Wayne State Thorax Model with Fabric Vest to 9 mm Bullet”. ARL-TR-2897, Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground, MD. Jan 2003.
• 6. Stempień Z. „Strukturalna Barierowość Balistyczna Tekstyliów”. Łódź: Politechnika Łódzka, 2009.
• 7. Munusamya R., Barton D.C. „Behaviour of Roma Plastilina upon blunt projectile impact”. DYMAT 2009. 2009. Pp. 749 ÷ 755.
• 8. Cronin D.S. „Material properties for numerical simulations for human, ballistic soap and gelatin”. Defence R&D Canada – Valcartier. February 2010.
• 9. Zhao J., Narwani G. „Development of a Human Body Finite Element Model For Restraint System R&D Applications”. TAKATA – Automotive Systems Laboratory Inc., Paper No 05 0399.
• 10. Engelbrektsson K. „Evaluation of material models in LS-DYNA for impact simulation of white adipose tissue”. Go¨teborg, Sweden: Chalmers University of Technology, 2011.
• 11. Nsiampa N.N., Robbe C., Papy A. „Development of a thorax finite element model for thoracic injury assessment”. Strasbourg: 8th European LS-DYNA Users Conference. May 2011.