基于三维数字图像相关技术的防弹衣性能测试与评估

温垚珂，郑浩，张俊斌，闫文敏，刘飞

(1.南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094；2.63850部队，吉林 白城 137001；3.瞬态冲击技术重点实验室，北京 102202；4.中国兵器工业第208研究所，北京 102202)

0 引言

防弹衣可以吸收枪弹的动能，阻止其对人体的直接侵彻伤害，但仍有部分能量可以传递到机体，导致机体局部钝性挫伤及脑损伤[1]。研究表明，防弹衣的背面变形(BFD)是造成防弹衣后钝性损伤的主要原因。目前，防弹衣背面变形量与人体胸部损伤之间的量效关系尚未完全明晰，还需要进一步开展相关研究，以期为防弹衣性能评判与人体钝击损伤评估提供科学依据。

工业界普遍采用防弹衣BFD在胶泥中留下的凹坑深度来评估防弹衣的防护性能[2]。这种方法虽然简单易用，但无法获得防弹衣BFD的动态过程数据。Wen等[3]、Luo等[4]采用高速摄影获得了防弹衣后面弹道明胶中的瞬时凹陷变化过程，为钝击损伤评估提供了科学数据。为了评估不同防弹结构的优劣，Freitas等[5]采用三维数字图像相关(3D-DIC)技术对17种防弹板在枪弹侵彻过程中BFD的情况进行拍摄，获得了BFD的三维全场信息。刘青青等[6-7]基于3D-DIC技术分别研究了爆炸和低速冲击作用下碳纤维层合板的变形情况，从而验证了3D-DIC在研究复合材料层合板抗冲击性能中的有效应用。Hisley等[8]基于防弹头盔的3D-DIC测试数据，采用钝性准则(BC)评估了头盔遭受钝击时对人体头部造成的损伤严重度。

BC最早用于评估钝器伤和非致命动能武器伤，诸多研究表明，BC模型评估结果与尸体和动物钝性损伤的实验数据有很好的相关性[9]。……