弹体对非均匀明胶靶标的侵彻机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11602025
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1202.冲击动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

At present because of the common gelatin is homogeneous and isotropic, which has become one of standard mediums for evaluating the wounding mechanism at home and abroad. Although in term of calculation and analysis, it only meet the requirements in a certain extent, and can’t reflect the interaction mechanism between the bullet and muscle tissue. In this project, inhomogeneous gelatin is used as a representative simulant to evaluate the effectiveness of firearms against human, and the penetrating mechanism is investigated by combining the methods of theoretical analysis, experiments and numerical simulations. Firstly, the dynamic mechanical properties are measured, which based on the Hopkinson Bar theory, and according to the high-speed photography testing instrument to obtain the constitutive parameters. In addition, the experiments of bullet penetrating into inhomogeneous gelatin are carried out by using the high-speed digital photography and multi-channel data acquisition system, the motion parameters in the target are obtained. Then by adopting the macroscopic and mesoscopic method, and combining the dynamic constitutive relation of inhomogeneous gelatin, the mechanical model and numerical simulation model of penetrating into inhomogeneous gelatin are established. After the research above, the movement law and wounding effects of the bullet are investigated, which can reveal the interaction mechanism between bullet and target. With this, the injury factors and the effectiveness evaluation criteria will be found. The investigations in this field will provide a theoretical reference for the small arms ammunition design and wound treatment, make the technical reserve for the development of weapons systems at the same time.
目前国内外多采用各向同性的均质明胶靶标进行致伤机理研究,虽能一定程度上满足计算分析要求,但无法真实反映弹体与肌肉组织之间相互作用机理。本项目以非均匀明胶靶标为组织模拟物,拟通过理论分析、实验研究和数值仿真相结合对侵彻机理展开研究。基于霍普金森杆实验原理,借助高速摄像等手段,开展非均匀明胶靶标动态力学特性研究,进而获得靶标本构参数。利用数字式高速摄像机和多通道瞬态数据采集系统开展侵彻实验,获得弹体在靶标中运动参数。采用宏细观相结合的方法,结合靶标动态本构关系,建立侵彻作用力学模型和数值仿真模型,探讨弹体在目标中运动规律和致伤效应,揭示弹体与目标相互作用机理,明确致伤因素,提出杀伤效能评判标准,为战伤救治和弹药设计提供理论参考,同时为武器系统发展提供技术储备。

结项摘要

本项目以非均匀明胶靶标为组织模拟物,通过理论分析、实验研究和数值仿真相结合对侵彻机理开展研究。.(1)借助万能材料试验机和霍普金森压杆实验装置,对配比为10%靶标进行了静、动态单轴压缩实验,获得了其不同应变率下力学响应,并对其本构模型进行了研究。利用ZWT本构模型对实验结果进行拟合,获得了模型中本构参数。结果表明,明胶为率相关材料,采用ZWT模型可准确描述靶标在不同应变率下压缩力学行为。.(2)引入靶标应变率效应的影响,建立了同时考虑惯性阻力、黏性阻力及明胶抗力的球形破片侵彻明胶运动模型,选取不同直径球形破片为杀伤元,对其在靶标中运动规律进行了实验研究,确定了最佳惯性阻力系数与黏性阻力系数,并在实验研究基础上,对运动模型进行数值计算,并与实验结果进行了对比。结果表明,考虑靶标应变率效应的运动模型理论值与实测值误差较小,一致性较好,能较为准确描述球形破片在目标中的运动规律。.(3)采用多参数同步测量技术,对步枪弹在靶标中运动规律进行了实验研究,获得了弹体在靶标中运动参数。基于弹头侵彻防护特点,引入高应变率下由Kelvin-Voigt体与弹簧串联的3单元体描述的超高分子量聚乙烯纤维的本构模型,分析了手枪弹侵彻下软防护破坏形式,结合纤维本构方程,并引入明胶弹性模型建立了手枪弹侵彻有软防护目标运动模型,选用两种结构手枪弹,对运动模型进行数值计算。通过有限元软件,开展枪弹与靶标相互作用过程数值模拟,揭示弹体与靶标相互作用机理。.研究成果可充实弹药设计理论,促进医工交叉融合,为战伤救治和单兵防护性能优化提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Theoretical and numerical investigations on the headspace of cartridge cases considering axial deformation and movement
考虑轴向变形和运动的弹壳顶部空间的理论和数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.dt.2019.05.023
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Defence Technology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Cai Song;Huang Chenlei;Liu Kun;Li Zhongxin;Wu Zhilin
  • 通讯作者:
    Wu Zhilin
球形破片侵彻明胶运动模型对比研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科学:技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘坤;宁建国;吴志林;李忠新;任会兰
  • 通讯作者:
    任会兰
A mechanical model for spherical fragments penetrating gelatine
球形碎片穿透明胶的力学模型
  • DOI:
    10.1016/j.ijimpeng.2019.04.022
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    International Journal of Impact Engineering
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liu Kun;Jiang Mingfei;Wu Zhilin;Li Zhongxin;Ning Jianguo
  • 通讯作者:
    Ning Jianguo
Strain rate sensitive compressive response of gelatin: Experimental and constitutive analysis
明胶的应变率敏感压缩响应:实验和本构分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Polymer Testing
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liu Kun;Wu Zhilin;Ren Huilan;Li Zhongxin;Ning Jianguo
  • 通讯作者:
    Ning Jianguo
A comparative investigation on motion model of rifle bullet penetration into gelatin
步枪子弹侵彻明胶运动模型的对比研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijimpeng.2016.11.010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Impact Engineering
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Liu Kun;Ning Jianguo;Wu Zhilin;Ren Huilan;Jiang Mingfei
  • 通讯作者:
    Jiang Mingfei

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李华

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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