数字揭穿:再死一天——防弹背心足以拯救你的生命吗?
詹姆斯·邦德当然对危险的生活没有意见。如果按照书和电影的情节来看，他在危险的汽车追逐中毫不畏惧，在像摩天大楼一样高的波浪中滑翔(我们将避免评论CGI的质量)，或者在激烈的枪战中冒着生命危险。幸好有防弹背心，对吧?
在这个话题上，防弹背心确实是理查德·戴维斯(Richard Davis)在1975年创造的工程学成就。多层的尼龙纤维交织在一起形成了一个非常致密的网状结构，它能驱散子弹的爆炸能量，防止子弹穿透织物。戴维斯发现很难让人们相信他的发明确实有效，所以决定用实际来证明它朝自己的肚子开枪!到这一天，戴维斯被枪杀了200多次来证明他的背心是有效的。显然，“第一个是科学，其余的是展示业务。”不确定詹姆斯邦德也会这样做......
防弹背心能为佩戴者提供足够的保护吗?
虽然防弹背心为穿着者提供了实质性的保护，但由于子弹或弹道造成的合力，仍然存在受伤甚至死亡的危险。背心可以阻挡弹丸，但动能必须转移到某个地方，不幸的是，对穿戴者来说，这通常涉及到他们的身体。正因为如此，在国防领域提供解决方案的公司希望研究这些力量对人体的影响，以生产更好的盔甲和防护服，提高穿戴者的健康和安全。这需要一个有效的测试设备和精确的弹道冲击仿真模型，防护服和人体。
传统上，像装甲后方钝器创伤装置(BABT)这样的测试设备衡量个人防护水平，然而，很难评估结果是否适用于真人，而不仅仅是一个假人。不像理查德·戴维斯，不是每个人都愿意成为试验对象，开枪自杀，看看新设计的防护服是否真的有效。
杜邦，材料制造商和防护服制造商，开发了一种更准确的测试装置，称为动态创伤分析仪（DTA）。该装置由半圆柱形的胸部代理组成，由超弹性材料制成，钢框架支持替代和保护溶液，以及测量系统。其他测试钻机的主要问题之一是您只能获得故事的一半，仅测量明胶块的残余变形。DTA通过记录诸如胸部的身体区域的完整动态生物力学响应，使工程师能够进入另一方，使胸部等胸部，具有位移和速度历史。
为了设计更有效的防护方案，杜邦公司对数字再现DTA实验感兴趣，因此法国工程公司CEDREM帮助进行了一项合作研究，以模拟子弹、防护溶液和DTA行为。
代表了子弹
在这项研究中，杜邦使用了三种不同的子弹:9毫米，点44马格南和点357马格南，这些子弹的数值模型已经在CEDREM上可用。(顺便说一句，这些子弹属于在几部詹姆斯·邦德电影中使用过的枪)。所有这三种类型的子弹都是由一个铅芯在一个铜外壳内，与固体元素网格。
代表防护材料
在这项研究中，CEDREM研究了一种介观和宏观的方法来建立这种材料的精确数值模型。首先，采取宏观方法牵牛星收音机™建立一个由单层壳体单元组成的模型，同时充分探索其他壳体公式和材料载荷的可能性。然后将这一结果与使用CEDREM的介观方法进行比较KTex家庭，这是一套专门用于在纱线的规模上精确建模复合材料的工具。由于细观和宏观结果几乎相同，因此采用宏观方法来减少计算时间。
代表DTA材料
由于DTA的材料由超弹性橡胶组成，进行准静态和动态压缩测试，以评估应变速率依赖性，使得可以构建精确的数值模型。小径显示没有应变率依赖性，使CEDREM工程师感到相信他们的模拟模型是准确的。
验证
下一步是验证数值模型。将9毫米子弹撞击的结果与模拟结果进行了比较，模拟结果准确地代表了杜邦产品和子弹撞击。在实际测试中，DTA后端面在4.1ms时的最大变形为22.2mm，而模拟结果为3.79ms时的变形为22.6mm，这使研究小组认为数值模型是准确的。此外，受影响时穿孔保护层的数量也显示出非常相似的结果。使用点44马格南和点357马格南子弹也进行了这个过程，这两种子弹都显示了准确的结果。
任何詹姆斯·邦德的粉丝都会告诉你，9毫米是最接近邦德首选的瓦尔特PPK口径弹药。那些大点44口径的马格南子弹是在需要额外能量的特殊情况下才会使用的，比如在拯救纸牌的时候生与死。由实验室测试支持的虚拟测试对于确保各种弹药尺寸的防护服是安全的至关重要。
HUByx
CEDREM的另一个工具是HUByx(雌雄同体通用生物力学XY)，这是一个由CT扫描创建的有限元人体模型，能够精确地表达大多数内部器官。该工具是专门为国防应用而开发的，主要用于钝器冲击和爆炸载荷，使测量人体内部压力的传播成为可能。bob电竞官方
为了这项研究的目的，从DTA的子弹撞击中收集的数据被用来用HUByx进行模拟，以研究人体在穿着防护服的情况下会如何反应。
根据撞击位置的不同，人体的反应方式也有一定的可变性。例如，对肋骨的撞击和对胃的撞击产生的结果是不同的。CEDREM考虑到了这一点，并对两种结果进行了模拟，以分析结果。
最初，肺的位移被记录为DTA代表这种位移。然而，由于人体根据撞击位置提供了一些可变性，研究肋骨或皮肤的位移更为一致。
仿真和数据驱动设计
该研究的结果表明，使用这些数值工具和实验装置测量的内容之间的良好相关性。能够在身体上测试防护服和虚拟环境允许产品设计师探索选项、验证性能，并自信地生产出能够满足用户挑战的产品。这些模拟和数据驱动的决策使生产出能够提高救人机会的产品成为可能。这项技术应用于国防部门的其他应用的潜力是非常高的。bob电竞官方
回到我们最初的问题，一件防弹背心能救你的命吗?这得视情况而定。据我们所知，是一件防弹背心可以阻挡子弹，但由此产生的力量可能会导致佩戴者受伤或死亡。更重要的是，撞击的位置对伤害的类型和严重程度有很大的不同。
然而，通过实现所讨论的技术，产品设计师就有可能获得更清晰、更详细的图景，为他们提供可以在设计阶段纳入的见解。有了这样的结果，产品设计师就可以调查他们的产品的有效性，并相应地进行优化。詹姆斯·邦德拥有一些尖端技术已经不是什么秘密了，但在我们的书中，通过结合人体精确的有限元模型来测试防护服免受弹道冲击的有效性是相当酷的!
