Page 79 - 《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

低（约 0.03），表明 RB1FS 弹丸在中低速条件下对胸壁整体损伤的风险最低。在更高冲击速度的 80 和
P AIS2 的阈值范围（β P AIS2 ≈0.5），尤其是 NS 弹丸在
90 m/s 条件下，弹丸的损伤概率已经超过 vc,max ≈0.8 m/s，
90 m/s 冲击条件下 VC x 显著增大，损伤概率高达 0.80，达到严重损伤水平；CONDOR 和 SIR-X 在同样冲
ma
击速度下的损伤概率也分别达到 0.68 和 0.57，而 RB1FS 的仍相对较低。从整体趋势来看，NS 弹丸因质
量最大，尽管泡沫顶端材料较软，但动能较大，冲击能量传递效率高，导致胸壁变形显著，VC ma x 和 P AIS2 始
终居于最高。相反，质量最轻且顶端刚性较高的 RB1FS 弹丸虽然产生了局部的高应力，但整体位移变形
较小，因此 VC ma x 和损伤概率一直最低。

1.0 1.0

0.9 0.9
0.8 0.8
0.7 0.7
P(AIS≥2) 0.5 P(AIS≥2) 0.5
0.6
0.6
0.4
0.4
Logistic AIS≥2 probability
Logistic AIS≥2 probability
0.3 RBIFS projectile [5] 0.3 RBIFS projectile [5]
0.2 SIR-X projectile 0.2 SIR-X projectile
CONDOR projectile CONDOR projectile
0.1 NS projectile 0.1 NS projectile
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
VC max/(m·s −1 ) VC max/(m·s −1 )
(a) 60 m/s (b) 70 m/s
1.0 1.0
0.9 0.9
0.8 0.8
0.7 0.7
P(AIS≥2) 0.6 P(AIS≥2) 0.6
0.5
0.5
0.4
0.4
Logistic AIS≥2 probability
Logistic AIS≥2 probability
0.3 RBIFS projectile [5] 0.3 RBIFS projectile [5]
0.2 SIR-X projectile 0.2 SIR-X projectile
CONDOR projectile CONDOR projectile
0.1 NS projectile 0.1 NS projectile
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
VC max/(m·s −1 ) VC max /(m·s −1 )
(c) 80 m/s (d) 90 m/s
图 16 不同弹丸冲击下基于 VC ma 的胸部 AIS≥2 损伤概率
x
Fig. 16 AIS≥2 injury probability based on VC max for different projectiles impacting the chest

从肋骨最大等效应力云图（图 17）可进一步观察到，NS 弹丸以 60 m/s 撞击时肋骨最大等效应力最
高，约为 57 MPa，表明其对胸腔的局部骨骼损伤潜在风险最大；SIR-X 弹丸撞击时约 54 MPa，RB1FS 弹丸
撞击时约 41 MPa，而 CONDOR 弹丸撞击时仅约 38 MPa，表明在 CONDOR 弹丸低速撞击下肋骨的安全
性较高。NS 弹丸在相同冲击速度下具有更高的质量和动能水平，其仿真结果表现为更显著的胸壁整体
位移响应，并伴随较高的肋骨等效应力集中，表明其对肋骨结构的潜在损伤风险更大；SIR-X 弹丸因顶端
材料和结构设计合理，肋骨应力居中；RB1FS 弹丸尽管质量轻，但刚性高、冲击面积小，导致了局部较高
的应力集中，呈现出肋骨应力高于 CONDOR 弹丸的趋势；CONDOR 弹丸则凭借孔洞泡沫结构延长了冲
击历时，显著降低了局部骨骼的应力集中效应。综上所述，4 种弹丸在相同冲击速度下表现出不同的伤
害机制：NS 弹丸以较大质量和动能为主导，易造成整体胸壁变形及较高的骨骼应力集中，整体损伤风险
最高；CONDOR 弹丸通过合理的泡沫孔洞设计延缓能量释放，降低骨骼损伤风险；SIR-X 弹丸综合表现
居中，整体与局部伤害风险适中；而 RB1FS 弹丸虽整体损伤风险低，但局部应力集中，风险值得关注。本
研究结果为非致命弹丸安全设计与胸部损伤风险评估提供了重要的量化参考依据。

071501-18