Page 69 - 《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

用于表征胸部损伤风险水平。不同弹丸类型、冲击速度及材料厚度条件下的仿真工况设置如表 8～9
所示。

表 7 4 种典型非致命弹丸刚性壁冲击验证工况与判定依据
Table 7 Four typical verification conditions and determination basis
for the impact of non-lethal projectiles on rigid walls
弹丸类型 冲击速度/(m·s ) 验证对象 判定指标 验证目的
−1
SIR-X 29.0, 61.0 刚性壁 AEP-99标准走廊 弹丸模型可靠性验证
NS 60.0 刚性壁 实验结果 [9] 弹丸模型可靠性验证
CONDOR 63.0 刚性壁 实验结果 [9] 弹丸模型可靠性验证
RB1FS 60.0 刚性壁 实验结果 [9] 弹丸模型可靠性验证

表 8 4 种典型弹丸在不同冲击速度下的实验与仿真工况
Table 8 Experiment and simulation conditions at different impact velocities for four typical projectiles
序号 弹丸类型 质量/g 冲击速度/(m·s ) 备注
−1
1 SIR-X 32.0 56.0, 86.5 胸部验证
2 SIR-X 32.0 60.0, 70.0, 80.0, 90.0 损伤分析
3 RBIFS 6.7 60.0, 70.0, 80.0, 90.0 损伤分析
4 NS 41.9 60.0, 70.0, 80.0, 90.0 损伤分析
5 CONDOR 27.8 60.0, 70.0, 80.0, 90.0 损伤分析
6 SIR-X 32.0 100.0, 110.0, 120.0 高速冲击响应

表 9 3 种关键材料厚度参数的敏感性分析工况
Table 9 Sensitivity analysis cases for thickness parameters of three key materials
序号 硅胶厚度/mm 聚氨酯泡沫厚度/mm 肋骨厚度/mm 冲击速度/(m·s )
−1
C1 0.8, 1.0, 1.2, 1.4 15 10 56.0
C2 1.0 12, 15, 18, 21 10 56.0
C3 1.0 15 8, 10, 12, 14 56.0

2.5 网格收敛性分析
为验证所建数值模型在弹丸-刚性壁冲击及胸部模型验证工况下的网格独立性和计算可靠性，开展
了网格收敛性分析。
2.5.1 弹丸网格的收敛性
在刚性墙冲击条件下，分别将 SIR-X 弹丸模型的特征网格尺寸设置为 2.0、1.0 和 0.5 mm，对比不同

网格下的冲击力-时间曲线及峰值载荷。结果表明，当网格细化至≤2.0 mm 时，曲线形态和峰值均趋于
稳定，峰值差异小于 4%。这表明，所选基准网格尺寸能够在保证计算精度的同时兼顾计算效率，满足网
格收敛性要求如图 5 和表 10 所示。
2.5.2 胸部模型网格收敛性
在 SIR-X 弹丸以 56.0 和 86.5 m/s 冲击胸部模型的工况下，分别对皮肤层、软组织层及肋骨层设置

2.0、1.0 和 0.5 mm 等 3 种特征网格尺寸，对比不同网格条件下胸壁位移-时间历程及位移峰值变化情
况。结果表明，当各层网格尺寸细化至 2.0 mm 及以下时，不同网格条件下的胸壁位移-时间曲线整体形
态基本一致，位移峰值的相对差异不超过 6%。这表明所选基准网格尺寸能够满足工程精度要求。相关
结果如图 6 和表 11 所示。

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