Page 66 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 罗 贤，等： 一种新型胸部物理模型的设计及冲击响应分析 第 7 期

可重复性，主要材料参数如表 1 [7] 所示。实验弹 表 1 三肋假人材料及材料参数 [7]
丸方面，选用 B&T SIR-X 等典型非致命弹，其弹 Table 1 Material parameters of the three-rib dummy [7]
头部分由闭孔聚氨酯泡沫制备，弹尾采用 ABS 部件 材料 密度/(kg·m ) 泊松比 杨氏模量/GPa
−3
塑料。其他弹丸（RB1FS、NS、CONDOR）的材料 皮肤层 硅胶 1 100 0.48 0.001
参数详如表 2～3 [7] 所示。其中硬化控制参数控 软组织层 聚氨酯泡沫 250 0.47 0.001 5
制压缩硬化水平和平台应力幅值，曲线形状控制 肋骨 PA66+GF30 1 650 0.35 15
参数控制压缩曲线形态；RB1FS 弹头采用三参 支架 铝合金 2 700 0.33 69
数 Mooney-Rivlin 超弹性模型，C 、C 、C 为超 底座 不锈钢 8 000 0.3 190
0
3
10
20
弹本构常数（单位为 GPa），用于表征大变形非线 脊柱箱 ABS 1 240 0.4 2.4
性响应。
[7]
表 2 3 种直径为 40 mm 的典型弹丸的材料参数
Table 2 Material parameters of three typical projectiles with a diameter of 40 mm [7]
控制参数
弹丸类型 部件 密度/(kg·m ) 杨氏模量/GPa 体积模量/GPa 泊松比
−3
硬化 曲线形状
弹尾 1 354 23 0.387
SIR-X
弹头 231 2 0.2 0.1 15
弹尾 1 206 23 0.387
NS
弹头 1 000 5 0.495 1 0
弹尾 1 030 23 0.33
CONDOR
弹头 328 5 0.1 0.5

表 3 轻量子弹 RB1FS 材料参数 [7]
Table 3 Lightweight bullet RB1FS material parameters [7]
弹丸类型 密度/(kg·m ) 泊松比 C 10 /GPa C 20 /MPa C 30 /GPa
−3
RB1FS 1 000 0.498 5 −0.2 0.2

1.3 模型装配与实验布置
本实验采用多功能弹体发射平台进行弹丸冲击胸部物理模型试验。主要装置包括高压气室、发
射管、测速仪、回收舱、激光位移传感器、力传感器及数据采集系统。实验前，将胸部物理模型稳固安
装于回收舱冲击靶台。测速仪设置于发射管出口，用于精确记录弹丸初速。力传感器（KT-YD-3105L）
固定于刚性墙体中心，专用于采集弹丸冲击力信号，获得弹丸的力–时间曲线，并与北约 AEP-99 标准
进行对比验证，从而确保实验系统的基础可靠性。在完成力学响应验证后，通过调整实验装置，将高
频激光位移传感器（PDM-120-485）布置于肋骨中心正对位置，用于实时测量弹丸冲击下肋骨中心的动
态位移。
实验过程中，通过 PLC 或主控面板设置高压气室压力及采样参数，待压力达到预设值后发射弹丸。
弹丸依次穿过测速区并击中胸部模型指定靶区，以确保冲击位置精确可控。依据 AEP-99 标准中胸部中
央冲击区的定义，将模型正前方投影的几何中心点设定为瞄准点，以其为中心建立冲击靶区。弹着点控

制在该中心点±10 mm 范围内，以确保各工况的冲击位置一致并减少位置偏差对 VC 结果的影响。相关
传感器在对应实验环节采集冲击力和肋骨中心位移信号，所有数据均由高频数据采集系统（阿尔泰科
技，型号：PCI_PXI_USB 886X）完整记录。实验流程及设备布置如图 3 所示，胸部模型及相关传感器具体
安装位置见图 4。本方案实现了弹丸加载条件的标准验证与胸部模型动态响应的高精度测量，为后续伤
害阈值评估和数值仿真对比提供了科学、可靠的数据支撑。

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