Аpplication of the mathematical model of human torso for modeling abbreval influence in wound ballistics


如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Abstract. In the work, a review of scientific articles on the behavior of tissues and organs of the human body under local mechanical effects on it, as well as a description of the physico-mechanical properties of biological materials. The selection of mechanical behavior for each biological material as part of a mathematical model of the human torso was carried out, its finite element model was created, validation experiments were modeled using data presented in the literature. An original calculation model of a human torso with a tuned interaction of organs with each other was developed. Contact interaction parameters are determined. The developed computational model of a human torso was verified based on data from open sources for an experiment with mechanical action by a cylindrical impactor. An algorithm for processing pressure and acceleration graphs has been implemented in order to obtain tolerance curves. A specialized modular program has been created for the automated processing of calculation results and the output of the main results. 42 numerical tests were carried out simulating the entry of a steel ball into each of 21 zones for power engineers of 40 and 80 J. According to the results of the tests for each organ, pressure and acceleration tolerance curves were obtained, animations of the behavior of organs under shock were created, visualization of the pressure field propagation in organs was obtained torso.

作者简介

A. Denisov

Military medical academy of S.M. Kirov

编辑信件的主要联系方式.
Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

M. Stepanov

Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

N. Haraldin

Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

A. Stepanov

Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

A. Borovkov

Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

I. Zhukov

Rzhevsky Research Testing Certification Center

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

E. Kurinnoy

Open Joint Stock Company "Spetsmedtekhnika"

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

S. Tsurikov

5th test center of military unit 09703

Email: vmeda-nio@mil.ru
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

参考

  1. ГОСТ 34286-2017 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования». – М.: «Стандартинформ», 2018. – 11 с.
  2. Денисов, А.В. Оценка степени тяжести заброневой контузионной травмы при непробитии бронежилета / А.В. Денисов и [др.] // Вестн. Росс. воен.-мед. акад. – 2019. – № 3 (67). – С. 120–126.
  3. Денисов, А.В. Параметры запреградного выступа при непробитии керамического бронежилета / А.В. Денисов и [др.] // Вестн. Росс. воен.-мед. акад. – 2019. – № 4 (68). – С. 95–101.
  4. Озерецковский, Л.Б. Раневая баллистика. История и современное состояние огнестрельного оружия и средств индивидуальной бронезащиты / Л.Б. Озерецковский, Е.К. Гуманенко, В.В. Бояринцев. – СПб.: Калашников, 2006. – 286 с.
  5. Озерецковский, Л.Б. Особенности судебно-медицинской экспертизы при огнестрельных ранениях через бронежилет / Л.Б. Озерецковский, М.В. Тюрин, А.В. Денисов // Судебно-медицинская экспертиза. – 2013. – №. 3 (56). – С. 35–38.
  6. Cai, Z. A three-dimensional finite element modelling of human chest injury following front or side impact loading / Z. Cai [et al.] // J. of vibroegineering. – 2016. – Vol. 18, № 1. – P. 539–550.
  7. Fenne, P. M. Developing a test methodology to moderate levels of injury resulting from BABT / P. M. Fenne, J. Barnes-Warden // Proceedings of Personal Armour Systems Symposium (PASS 2014). – 2014. – 46 p.
  8. Gayzik, F.S. Development of the global human body models consortium mid-sized male full body model / F.S. Gayzik [et al.] // Proceedings of International workshop on human subjects for biomechanical research. – 2011. – Vol. 39. – Р. 12–23
  9. Hayamizu, N. Measurement of impact response of pig lung / N. Hayamizu [et al.] // Proc. of JSME Tokai Branch Conf. – 2003. – Р. 94–95.
  10. Hinsley, D.E. Behind armour blunt trauma to the thorax – physical and biological models / D.E. Hinsley, W. Tam, D. Evison // Proceedings of Personal Armour Systems Symposium (PASS 2002). – Hague, Netherlands, 2002. – 9 p.
  11. Iwamoto, M. Development of advanced human models in THUMS / M. Iwamoto [et al.] // Proc. 6th European LS-DYNA Users’ Conference. – 2007. – Р. 47–56.
  12. Kemper, A. R. Multi-scale biomechanical characterization of human liver and spleen /A. Kemper [et al.] // Proceedings of the 22nd Enhanced Safety of Vehicles Conference. – 2011. – Vol. 11. – P. 195.
  13. Kemper, A.R. Biomechanical response of human spleen in tensile loading / A.R. Kemper, A.C. Santago, J.D. Stitzel [et al.] // J. of biomechanics. – 2012. – Vol. 45, № 2. – P. 348–355.
  14. Lu, Y.C. Statistical modeling of human liver incorporating the variations in shape, size, and material properties / Y.C. Lu [et al.] // Stapp car crash journal. – 2013. – Р. 57.
  15. Maeno, T. Development of a finite element model of the total human model for safety (THUMS) and application to car-pedestrian impacts / T. Maeno, J. Hasegawa // SAE Technical Paper. – 2001. – Vol. 6, № 201. – Р. 54.
  16. Mitsuhashi, N. BodyParts3D: 3D structure database for anatomical concepts / N. Mitsuhashi [et al.] // Nucleic acids research. – 2008. – Vol. 37, № 1. – P. 782–785.
  17. Mohan, P. Development of detailed finite element dummy models / P. Mohan // 6th LS-DYNA Forum, Frankenthal, Germany. – 2007. Р. 13–22
  18. Poulard, D. Unveiling the structural response of the ribcage: contribution of the intercostal muscles to the thoracic mechanical response / D. Poulard, D. Subit // 24th 75 International Technical Conference on the Enhanced Safety of Vehicles (ESV) National Highway Traffic Safety Administration. – 2015. – № 15. – Р. 387.
  19. Reed, M.P. An anthropometric comparison of current ATDs with the US adult population / M.P. Reed, J.D. Rupp // Traffic injury prevention. – 2013. – Vol. 14, № 7. – P. 703–705.
  20. Roberts, J.C. Modeling nonpenetrating ballistic impact on a human torso / J.C. Roberts [et al.] // Johns Hopkins apl. technical digest. – 2005. – Vol. 26, № 1. – P. 84–92.
  21. Rosen, J. Biomechanical properties of abdominal organs in vivo and postmortem under compression loads / J. Rosen [et al.] // Journal of biomechanical engineering. – 2008. – Vol. 130, № 2. – P. 10–20.
  22. Saraf, H. Mechanical properties of soft human tissues under dynamic loading / H. Saraf [et al.] // Journal of biomechanics. – 2007. – Vol. 40, № 9. – P. 1960–1967.
  23. Shigeta, K. Development of next generation human FE model capable of organ injury prediction / K. Shigeta, Y. Kitagawa, T. Yasuki // Proceedings of the 21st Annual enhanced safety of vehicles. – 2009. – P. 15–18.
  24. Then, C. A method for a mechanical characterisation of human gluteal tissue / C. Then [et al.] // Technology and health care. – 2007. – Vol. 15, № 6. – P. 385–398.
  25. Umale, S. Modeling and validation of the human liver and kidney models / S. Umale [et al.] // IRCOBI Conference Proceedings. – 2013. – NIRC. – Р. 13–84.
  26. Ward, E.E. Modeling the effects of blast on the human thorax using high strain rate viscoelastic properties of human tissue / E.E. Ward // IUTAM symposium on impact biomechanics: from fundamental insights to applications. – Springer, Dordrecht, 2005. – P. 17–24.
  27. Yamada, H. Strength of biological materials / H. Yamada, F.G. Evans // Materials Sciences and Applications. – 2018. – Vol. 9, № 7. – P. 658–667.
  28. Zhao, J. Development of a human body finite element model for restraint system R&D applications / J. Zhao, G. Narwani // The 19th international technical conference on the enhanced safety of vehicles (ESV), Paper. – 2005. – № 05. – Р. 399.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Denisov A.V., Stepanov M.D., Haraldin N.A., Stepanov A.V., Borovkov A.I., Zhukov I.E., Kurinnoy E.D., Tsurikov S.G., 2020

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».