载。依次调整重 锤高度为HO= 1. 36 米、H1 = 2. 72 米、H2 = 4. 08 米、H3 = 5. 44 米、H4 = 6. 80 米、H5 = 8. 16 米，对应的冲击能量分别为 100J、200J、300J、400J、500J、600J。
[0044] (2)每个冲击能量加载时均启用数据采集仪记录加速度传感器响应信号，如表2 所示。
[0045] 表1仿真人体胸部加速度峰值（g)
[0046]
[0047]
[0048] 4对仿真人体力学响应进行数据处理
[0049] (1)对加速度曲线进行一次积分得到不同能量加载时仿真人体胸壁最大变形速 度，见表2 ;
[0050] 表2无防护仿真人体胸部变形速度峰值（m/s)
[0051]
[0052] (2)对加速度曲线进行二次积分得到不同能量加载时仿真人体胸部最大变形量， 用胸部最大变形量除以HybridIII假人胸腔厚度25cm，得到最大变形比，见表3 ;
[0053] 表3胸部最大变形量（cm)和变形比
[0054]
[0055]
[0056] (3)用胸壁最大变形速度乘以最大变形比，得到粘性响应指数，见表4。
[0057] 表4仿真人体模型粘性响应指数
[0058]
[0059] 5采用穿防暴服仿真人体进行不同冲击能量加载时的力学响应测试和数据处理
[0060] (1)依次用防暴服A、防暴服B、防暴服C包裹Hybrid III假人胸部，确保其被撞击部 位处于有效防护状态。
[0061] (2)按步骤3所述方法进行冲击能量加载和加速度传感器信号测试。Hybrid III假 人穿着不同防暴服时测得的加速度峰值如表5所示。
[0062] 表5仿真人体穿着不同防暴服时的胸部加速度峰值（g)
[0063]
[0064]
[0065] (3)按步骤4所述方法计算Hybrid III假人穿着不同防暴服时的胸壁最大变形速 度（表6)、胸部最大变形量和变形比（表7)、胸部粘性响应指数（表8)。
[0066] 表6仿真人体模型穿着不同防暴服时的胸部变形速度峰值（m/s)
[0067]
[0068] 表7仿真人体模型穿着不同防暴服时的胸部最大变形量（cm)和变形比
[0069]
[0070] 表8仿真人体模型穿着不同防暴服时的粘性响应指数
[0071]
[0072] 6基于仿真人体力学响应对防暴服A、B、C防护效能进行评价
[0073] (1)计算无防护仿真人体在不同冲击能量加载时的胸部粘性响应指数总和，如表 9所示。
[0074] (2)分别计算穿着防暴服A、B、C仿真人体在不同冲击能量加载时的胸部粘性响应 指数总和，如表9所示。
[0075] (3)以无防护仿真人体胸部粘性响应指数总和为基准，分别计算穿着防暴服A、B、 C时仿真人体胸部粘性响应指数总和减少百分比，以该百分比作为该型防暴服防护效能评 价指标。计算方法为：
[0076](无防护仿真人体粘性响应指数总和一穿着某型防暴服仿真人体粘性响应指数总 和）/无防护仿真人体粘性响应指数总和X100%
[0077] 计算结果如表9所示。
[0078]表9
[0079]
[0081] (4)由表9可知，本实施例中仿真人体穿着防暴服A、B、C时的胸部粘性响应指数 总和均小于无防护时的胸部粘性响应指数总和，表明防暴服A、B、C均具有防护作用。三种 防暴服中，穿防暴服A时胸部粘性响应指数减少39. 09%，穿防暴服B时胸部粘性响应指数 减少34. 18%，穿防暴服C时胸部粘性响应指数减少48. 00%，表明防暴服C防护效能最佳， 防暴服A防护效能其次，防暴服B防护效能最差。
【主权项】
1. 一种基于仿真人体力学响应的防暴服防护效能评价方法，其特征是该方法步骤如 下： 第一步建立基于仿真人体的测试模型 (1) 选择外形、尺寸、重量与成年人体相似，具有皮肤和胸廓骨架的仿真人体胸部模 型； (2) 在仿真人体胸部模型的胸骨中心位置安装加速度传感器，配置数据采集仪器，用于 采集、存储不同冲击能量作用于胸部的力学响应； 第二步确定冲击能量加载方法 以符合GA420-2008《警用防暴服》要求的直径Φ96πιπι、质量7. 5kg的钢制球头型重锤 作为冲击载荷，采用升降装置将重锤悬垂于一定高度Hn，重锤以自由下落方式撞击目标胸 部胸骨中心位置；采用调整重锤高度方式获得不同的冲击能量，重锤高度Hn对应的冲击能 量En=重锤质量X重力加速度XHn，其中重锤质量=7. 5kg，重力加速度=9. 8m/s2; 第三步采用无防护仿真人体进行不同冲击能量加载时的力学响应测试 1) 按第二步所述方法对仿真人体测试模型进行冲击能量加载；依次调整重锤高度为 HO、HI、H2、H3、H4、H5,其中HI= 2H0,H2 = 3H0,H3 = 4H0,H4 = 5H0,H5 = 6H0,冲击能量 Εη(η= 0, 1，2, 3, 4, 5)也按最低能量E0 的整数倍递增，即El= 2E0、E2 = 3E0、E3 = 4E0、 Ε4 = 5E0、E5 = 6Ε0 ; 2) 每个冲击能量加载时均启用数据采集仪记录加速度传感器响应信号； 第四步对无防护仿真人体测试模型力学响应进行数据处理 1) 对加速度曲线进行一次积分得到胸壁最大变形速度； 2) 对加速度曲线进行二次积分得到胸壁最大变形量，用胸壁变形量除以仿真人体胸腔 厚度得到最大变形比； 3) 胸壁最大变形速度乘以最大变形比，得到粘性响应指数； 第五步采用穿防暴服仿真人体进行不同冲击能量加载时的力学响应测试和数据处理 1) 用待评价的某型防暴服包裹仿真人体胸部，确保其被撞击部位处于有效防护状态； 2) 按步骤3所述方法进行冲击能量加载和加速度传感器信号采集； 3) 按步骤4所述方法计算胸部粘性响应指数； 第六步基于仿真人体力学响应对某型防暴服防护效能进行评价 1) 计算无防护仿真人体在不同冲击能量加载时的胸部粘性响应指数总和； 2) 计算穿着某型防暴服仿真人体在不同冲击能量加载时的胸部粘性响应指数总和； 3) 以无防护仿真人体胸部粘性响应指数总和为基准，计算穿着某型防暴服时仿真人体 胸部粘性响应指数总和减少百分比，以该百分比作为某型防暴服防护效能评价指标，计算 方法为： (无防护仿真人体粘性响应指数总和一穿着某型防暴服仿真人体粘性响应指数总 和）/无防护仿真人体粘性响应指数总和X100% 4) 基于计算结果对某型防暴服防护效能进行分析。
【专利摘要】本发明公开了一种基于仿真人体的警用防暴服防护效能评价方法，包括建立基于仿真人体的测试模型；确定冲击能量加载方法；采用无防护仿真人体进行不同冲击能量加载时的力学响应测试；对无防护仿真人体测试模型力学响应进行数据处理；采用穿防暴服仿真人体进行不同冲击能量加载时的力学响应测试和数据处理；基于仿真人体力学响应对某型防暴服防护效能进行评价；本发明利用无防护仿真人体、穿防暴服仿真人体获得冲击能量作用时胸壁的力学响应数据，基于无防护与穿防暴服时力学响应的差异对防暴服的防护效能进行了有效的评估，克服了现有方法测试模型不合理、反映胸壁变形过程不全面、《警用防暴服》评价标准不客观等缺点。
【IPC分类】G01N3/303
【公开号】CN105424512
【申请号】CN201510885946
【发明人】陈菁, 刘海, 李冠桦, 李晓霞, 张良潮, 陈志强, 王建民
【申请人】中国人民解放军第三军医大学野战外科研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月3日