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远场空爆载荷作用下头盔抗冲击波防护机理研究

爆炸力学；实验研究；ALE数值模拟；头盔；冲击波

计算流体力学、多场耦合、生物力学、动力学等 > 动力学相关

为探究某型头盔结构的抗爆防冲击波的机理，进行了TNT药球远场爆炸下头模表面冲击波压力场分布的实验和基于ALE的数值模拟研究，分析了佩戴头盔和未佩戴头盔两种场景下冲击波压力场的差异和产生原因，探讨了头盔结构对于冲击波防护的机理。结果表明，佩戴头盔与未佩戴头盔的头模压力相比，在冲击波正面作用下，头模顶部、侧面以及额头位置处的压力明显降低，而后部区域压力升高；眼部和耳部的压力峰值约为自由场3~4倍，头盔对于眼部和耳部基本无防护效果;数值模拟的结果表明，在头模的后部冲击波压力增加主要是冲击波传播过程中存在绕射、反射以及碰撞。因此，仅依靠头盔对于远场空爆载荷作用下对冲击波防护效果有限，眼部和耳部位置需要增加额外的防护设备。