Page 75 - 《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

表 14 三肋胸部模型与 SHTIM 在典型工况下的 VC max 对比
VC max values between the proposed model and the SHTIM under typical impact conditions
Table 14 Comparison of
−1
VC max /(m·s )
−1
冲击速度/(m·s )
AEP-99 SHTIM 三肋胸部模型
56.0 [0.28，0.32] 0.32 0.308
86.5 [0.78，0.85] 0.77 0.803

3.3 动能弹硬度变化对机体损伤效应的影响
为评估弹丸硬度对机体损伤效应的影响，采用单因素参数变化方法，在保持弹丸几何形状、质量及
入射速度不变的条件下，仅改变弹头材料的等效弹性模量，将弹丸硬度划分为软、适中和硬 3 档，具体划
分标准如表 15 所示。其中 SIR-X 是 AEP-99 的标准参考弹，能保证可比性和标准化，因此选取 SIR-X 弹
丸作为实验对象。在 56.0 和 86.5 m/s 等 2 种典型速度工况下，计算胸壁位移-时间响应曲线，并与 AEP-99
推荐的验证走廊进行对比，如图 12 所示。在 56.0 m/s 工况下，3 档硬度的胸部位移曲线均落入 AEP-
99 边界走廊内。软弹丸位移曲线相对平缓，达到峰值位移所需时间较长；硬度适中的弹丸的位移曲线作
为基线与走廊高度吻合；硬弹丸对应的胸壁位移-时间曲线上升阶段斜率明显增大，峰值位移高于基线工
况，表明单位时间内胸壁变形更快，冲击加载更
表 15 弹丸硬度等级划分
集中。在 86.5 m/s 速度工况下，不同硬度弹丸之
Table 15 Classification of bullet hardness levels
间的差异进一步放大：软弹丸的胸壁位移曲线整
硬度档位 相对刚度设置 泊松比 弹性模量/GPa 体积模量/GPa
体最低，峰值位移较小且增长过程平缓；硬度适
软 减半 0.20 1.8 1
中弹丸位移水平居中；而硬弹丸在上升阶段表现
出最高的变形速率，峰值位移显著增大，表明高 中 基线 0.20 3.6 2
硬 加倍 0.20 7.2 4
硬度弹丸在高速冲击条件下更易诱发较大的胸
壁变形。

25
12.5
Boundary Boundary
Medium Medium
10.0 Soft 20 Soft
Hard
Hard
Displacement/mm 7.5 Displacement/mm 15
10
5.0
2.5 5

0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0
Time/ms Time/ms
(a) 56.0 m/s (b) 86.5 m/s

图 12 在不同硬度弹丸冲击下的胸壁位移-时间曲线与 AEP-99 边界走廊对比
Fig. 12 Comparison of chest wall displacement-time curves under impact by projectiles with different hardness levels
against the AEP-99 validation corridor

损伤判据 VC ma x 的变化如表 16 所示。在 56.0 m/s 工况下，以 SIR-X 标准弹（硬度适中）作为基准，软
弹丸对应的 VC ma x 为 0.298 m/s，硬度适中弹丸对应的 VC ma x 为 0.308 m/s，二者均落入 AEP-99 推荐区间
[0.28, 0.32] m/s；而硬弹丸对应的 VC x 为 0.336 m/s，超过区间上限，表明在低速冲击条件下，弹丸硬度提
ma
高已对胸部损伤风险产生显著放大效应。在 86.5 m/s 工况下，软弹丸对应的 VC ma x 为 0.765 m/s，略低于
AEP-99 推荐区间 [0.78, 0.85] m/s；硬度适中弹丸对应的 VC ma x 为 0.803 m/s，位于区间内；硬弹丸对应的

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