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专利号: 2024108364851
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钝击响应测试系统,其特征在于,包括光电测速模块、仿生标靶、数据采集模块;

所述光电测速模块用于对出膛的子弹进行测速;

数据采集模块用于记录子弹对仿生标靶钝击而产生的形变数据;

所述仿生标靶包括胸骨和模拟软组织;胸骨嵌入在模拟软组织中;

所述数据采集模块包括高速摄影相机、传感器以及CT机;

所述高速摄影相机设置在所述仿生标靶侧面,用于对仿生标靶进行图片拍摄,用于记录弹头侵彻瞬间;

所述CT机用于对仿生标靶内部进行扫描;

所述传感器包括两个应变片、三个力传感器、一个位移传感器、一个加速度传感器和一个压力传感器;

所述两个应变片设置在胸骨表面,且位于胸骨中段;

力传感器、位移传感器、加速度传感器和压力传感器均位于明胶块中,三个力传感器与胸骨位置邻近,沿胸骨长度方向依次放置;位移传感器、加速度传感器和压力传感器的位置与胸骨中间段位置对应。

2.根据权利要求1所述一种钝击响应测试系统,其特征在于,所述光电测速模块包括电测速仪和两个固定光幕靶;

两个固定光幕靶相对设置,电测速仪分别与两个固定光幕靶连接,用于记录子弹从两个固定光幕靶之间通过时所用时长,从而计算子弹的速度。

3.一种钝击响应测试系统,其特征在于,包括光电测速模块、仿生标靶、数据采集模块;

所述光电测速模块用于对出膛的子弹进行测速;

数据采集模块用于记录子弹对仿生标靶钝击而产生的形变数据;

所述仿生标靶包括仿生胸骨、肋骨笼、脊椎、模拟软组织和模拟器官;模拟软组织覆盖在仿生胸骨、肋骨笼和脊椎表面,模拟器官位于仿生肋骨笼的空腔内;所述模拟器官包括模拟心脏、模拟肺;

所述数据采集模块包括高速摄影相机、传感器以及CT机;

所述高速摄影相机设置在所述仿生标靶侧面,用于对仿生标靶进行图片拍摄,获得在受钝击时仿生标靶胸壁表面位移和速度;

所述CT机用于对仿生标靶内部进行扫描;

所述传感器包括加速度传感器,力传感器,压力传感器和位移传感器;

在胸骨脊椎中间段表面设置第一加速度传感器;

在模拟心脏表面设置第二加速度传感器、第二压力传感器、第三压力传感器,且第二压力传感器和第三压力传感器分别设置在靠近胸骨和靠近脊椎的位置;

模拟左肺部设置第三加速度传感器和第一压力传感器;

在胸骨后方中段位置设置位移传感器和力传感器。

4.根据权利要求1或3所述一种钝击响应测试系统,其特征在于,所述系统还包括损伤评估模块;

所述损伤评估模块用于根据CT机对仿生标靶内部的扫描,得出仿生标靶表面以及内部模拟器官受损程度,构建三维人体模型;再读取各传感器数据,构建三维人体受损有限元模型,计算胸部钝击损伤程度;

所述胸部钝击损伤采用胸骨的VC、胸骨的弹道系数BC值及心肺损伤评估公式HIC、心肺压力值、心肺压缩量表示;

其中,VC是一种生物力学评估中使用的指标,BC是胸骨的弹道系数,HIC代表损伤评估公式,v(t)表示是胸壁的变形速度,单位为m/s,s(t)表示胸部变形量,单位为mm,S表示是人体胸部的初始厚度,单位为mm,W表示有效质量,单位为Kg,T表示胸壁厚度,单位为cm,D表示撞击的有效直径,单位为cm,E是撞击的有效动能,单位为J,t1表示碰撞开始时间,t2表示碰撞结束时间,ax表示x方向的加速度,ay表示y方向的加速度,az表示z方向的加速度。

5.一种基于如权利要求4所述钝击响应测试系统的实验方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,测试枪的枪口与胸骨的中心同轴,光电测速仪及两个固定光幕靶设置在测试枪的枪口附近,将防弹衣套设在仿生标靶表面;在仿生标靶侧面放置高速摄影相机用于对试验过程进行记录;

步骤2,使用试验枪支对仿生标靶进行射击;

步骤3,测量仿生标靶表面弹坑凹陷深度,以及弹坑凹陷直径;

步骤4,将防弹衣钝击强度、胸部钝击响应指数、胸骨损伤特征三者进行比较,建立防弹衣钝击强度与胸骨损伤特征的量效关系,以实现通过防弹衣背弹面钝击强度预测胸骨钝击损伤的目的。

6.根据权利要求5所述钝击响应测试系统的实验方法,其特征在于,还包括:使用CT机对仿生标靶进行扫描,得出仿生标靶表面以及内部模拟器官受损程度,构建三维人体模型;读取传感器数据,构建三维人体受损有限元模型。

7.根据权利要求5所述钝击响应测试系统的实验方法,其特征在于,所述防弹衣钝击强度包括防弹衣的VCA、BCA和HICA;

所述胸部钝击响应包括胸骨VC、胸骨BC、心肺损伤评估HIC、心肺压缩量和压力值;

所述胸骨钝击损伤特征包括胸骨编号、胸骨位置、骨折位置、受累侧、是否枷胸、胸腔内损伤、AIS评分。

8.根据权利要求5所述钝击响应测试系统的实验方法,其特征在于,步骤2中射击时,三发子弹为一组,前三发呈正三角形分布;后三发呈倒三角形分布,在前三发的中央位置,对胸骨体4~5肋切迹之间位置冲击;所述正三角形和倒三角形的中心重合。