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Modelling ballistic impact on military helmets: The relevance of projectile plasticity
Defence Technology ( IF 5.1 ) Pub Date : 2020-09-30 , DOI: 10.1016/j.dt.2020.09.011
A. Caçoilo , R. Mourão , F. Teixeira-Dias , A. Azevedo , F. Coghe , R.A.F. Valente

The need to develop armour systems to protect against attacks from various sources is increasingly a matter of personal, social and national security. To develop innovative armour systems it is necessary to monitor developments being made on the type, technology and performance of the threats (weapons, projectiles, explosives, etc.) Specifically, the use of high protection level helmets on the battlefield is essential. The development of evaluation methods that can predict injuries and trauma is therefore of major importance. However, the risk of injuries or trauma that can arise from induced accelerations is an additional consideration. To develop new materials and layouts for helmets it is necessary to study the effects caused by ballistic impacts in the human head on various scenarios. The use of numerical simulation is a fundamental tool in this process. The work here presented focuses on the use of numerical simulation (finite elements analysis) to predict the consequences of bullet impacts on military helmets on human injuries. The main objectives are to assess the level and probability of head trauma using the Head Injury Criterion, caused by the impact of a 9 mm NATO projectile on a PASGT helmet and to quantify the relevance of projectile plasticity on the whole modelling process. The accelerations derived from the impact phenomenon and the deformations caused on the helmet are evaluated using fully three-dimensional models of the helmet, head, neck and projectile. Impact studies are done at impact angles ranging from 0 to 75. Results are presented and discussed in terms of HIC and probability of acceleration induced trauma levels. Thorough comparison analyses are done using a rigid and a deformable projectile and it is observed that plastic deformation of the projectile is a significant energy dissipation mechanism in the whole impact process.



中文翻译:

模拟对军用头盔的弹道影响:弹丸可塑性的相关性

开发装甲系统以抵御来自各种来源的攻击的需求日益成为个人、社会和国家安全的问题。为了开发创新的装甲系统,有必要监控威胁(武器、射弹、爆炸物等)的类型、技术和性能方面的发展。具体来说,在战场上使用高防护等级的头盔是必不可少的。因此,开发可以预测伤害和创伤的评估方法非常重要。然而,诱发加速度可能导致受伤或创伤的风险是一个额外的考虑因素。为了开发头盔的新材料和布局,有必要研究由弹道撞击在各种情况下对人体头部造成的影响。在这个过程中,数值模拟的使用是一个基本的工具。这里介绍的工作重点是使用数值模拟(有限元分析)来预测子弹对军用头盔的影响对人体伤害的后果。主要目标是使用头部损伤标准评估头部创伤的水平和概率,由 9 毫米北约弹丸对 PASGT 头盔的影响引起,并量化弹丸可塑性对整个建模过程的相关性。使用头盔、头部、颈部和弹丸的全三维模型评估撞击现象产生的加速度和头盔上引起的变形。冲击研究是在 0 到 这里介绍的工作重点是使用数值模拟(有限元分析)来预测子弹对军用头盔的影响对人体伤害的后果。主要目标是使用头部损伤标准评估头部创伤的水平和概率,由 9 毫米北约弹丸对 PASGT 头盔的影响引起,并量化弹丸可塑性对整个建模过程的相关性。使用头盔、头部、颈部和弹丸的全三维模型评估撞击现象产生的加速度和头盔上引起的变形。冲击研究是在 0 到 这里介绍的工作重点是使用数值模拟(有限元分析)来预测子弹对军用头盔的影响对人体伤害的后果。主要目标是使用头部损伤标准评估头部创伤的水平和概率,由 9 毫米北约弹丸对 PASGT 头盔的影响引起,并量化弹丸可塑性对整个建模过程的相关性。使用头盔、头部、颈部和弹丸的全三维模型评估撞击现象产生的加速度和头盔上引起的变形。冲击研究是在 0 到 主要目标是使用头部损伤标准评估头部创伤的水平和概率,由 9 毫米北约弹丸对 PASGT 头盔的影响引起,并量化弹丸可塑性对整个建模过程的相关性。使用头盔、头部、颈部和弹丸的全三维模型评估撞击现象产生的加速度和头盔上引起的变形。冲击研究是在 0 到 主要目标是使用头部损伤标准评估头部创伤的水平和概率,由 9 毫米北约弹丸对 PASGT 头盔的影响引起,并量化弹丸可塑性对整个建模过程的相关性。使用头盔、头部、颈部和弹丸的全三维模型评估撞击现象产生的加速度和头盔上引起的变形。冲击研究是在 0 到 颈部和弹丸。冲击研究是在 0 到 颈部和弹丸。冲击研究是在 0 到75. 结果根据 HIC 和加速引起的创伤水平的概率进行介绍和讨论。使用刚性弹丸和可变形弹丸进行了彻底的比较分析,观察到弹丸的塑性变形是整个冲击过程中的重要能量耗散机制。

更新日期:2020-09-30
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