Influência da energia e orientação de impacto no head injury criterion

Abstract

No campo de batalha, é essencial o uso de vestes de elevado nível de protecção, nomeadamente dos capacetes. Hoje em dia, tenta-se melhorar a qualidade da protecção dos soldados através do uso de materiais mais resistentes à penetração do projecteis e fragmentos derivados do impacto. Para esta evolução ser possível, é necessário o estudo das consequências causadas por impactos balísticos, em diversos cenários, no soldado, mais concretamente na cabeça humana. No estudo dos impactos balísticos ¶e imprescindível a utilização da simulação numérica por elementos finitos para a previsão das suas consequências nas lesões causadas no ser humano. Este trabalho tem como principal objectivo a avaliação do nível de lesões cerebrais, através do Head Injury Criterion, provocadas pelo impacto balístico de um projéctil de calibre 7.62£51 mm no capacete militar PASGT. Também as acelerações inerentes a todo o fenómeno e as deformações causadas no capacete são avaliados. Para isso modelos CAD do capacete, do projéctil e de uma cabeça humana normalizada são utilizados para os ensaios simulados no programa LS-Dyna. Os ensaios consistem em estudar a influencia da orientação e direcção do projéctil no impacto. São feitos estudos de impactos a 0°, 22.5°, 45° e 67.5° quer na direcção horizontal quer na direcção vertical, em três posições do capacete, frontal, lateral e occipital.

ABSTRACT: On the battle¯eld, the use of vests whith high level of protection, including helmets is essential. Today, there is a clear need to improve the quality of the protection of soldiers through the use of materials more resistant to projectile penetration and to fragments derived from the impact. To make this development possible, it is necessary to study the e®ects caused by ballistic impacts, on the soldier, especially in the human head, on various scenarios. In a ballistic impact study it is essential to use a numerical simulation by ¯nite elements method to predict the consequences on human injuries. This work has as main objective the assessment of the level of brain damages, using the Head Injury Criterion, caused on the impact of the ballistic pro- jectile 7.62£51 mm in PASGT military helmet. The accelerations derived from the whole phenomenon and the deformations caused on the helmet are also evaluated. For that, CAD models of the helmet, the projectile and a standardised human head are used to perform numerical simulations using LS-Dyna. The tests consists in studying the in°uence of projectile impact orientation and direction. Impacts studies are done at 0°, 22.5°, 45°and 67.5°, either in the horizontal and vertical directions at three helmet positions: front, side and occipital.