Análise de traumas induzidos por impactos balísticos em PASGT

Abstract

É na cabeça que se encontra o órgão principal do corpo humano, o cérebro. As probabilidades de lesões neste órgão são elevadas para profissionais como: militares, forças de segurança e forças especiais, pelo facto de estes indiví- duos enfrentarem ameaças de risco diárias e inerentes à sua profissão. O interesse em melhorar equipamento de proteção pessoal, nomeadamente os capacetes balísticos, provém desta necessidade. No entanto, a complexidade associada à realização de ensaios experimentais obriga a que a simulação nu- mérica seja um método imprescindível a ser utilizado. Deste modo, neste trabalho a simulação é realizada com recurso ao software LS-DYNA e tem como objetivo principal a avaliação de ferimentos na cabeça, usando o Head Injury Criterion (HIC), causados pelo impacto de um projétil de 9 mm NATO no capacete PASGT. Para as simulações são utilizados três modelos numéricos: o capacete, a cabeça e pescoço do dummy Hybrid III, e o projétil. Os parâmetros nos quais este estudo incidiu são: a variação do ângulo de impacto, a influência do material utilizado no capacete, a comparação entre a utilização do projétil rígido ou deformável através de um balanço de energia e a influência da energia de impacto do projétil. Também é feita uma análise adicional onde se observa que as características do hardware/software influenciam os resultados. Com este estudo é possível concluir qual o material mais vantajoso a ser utilizado no capacete para proteção pessoal.

It is in the head that the brain, arguably the main part of the human body, an be found. The probabilities of injury on this organ are very high for professionals such as military personnel, security forces and special forces, mostly because they face daily threats and risks inherent to their profession. The need to improve personal protective equipment, in particular ballistic helmets, derives from this necessity. However, the complexity associated with the experimental tests required to do so make numerical simulation an essential method to be considered. In this work simulations are performed using LS-DYNA with the main objective of evaluating and estimating head injuries, using the Head Injury Criterion (HIC), caused by the impact of 9 mm NATO projectiles on the PASGT helmet. Three numerical models are developed and used for the simulations: a complete helmet model, the head and neck of the Hybrid III dummy and the projectile. The parameters on which this study focuses are: the change of the impact angle, the influence of the materials used in the helmet, the approach used to model the projectile (either rigid or deformable) through an energy balance and the influence of the impact energy. Additional analyses are made to observe that the hardware and software characteristics and conditions an strongly influence the numerical results. Definite conclusions that an be drawn from this study relate to the most advantageous material to be used in the helmet for personal protection and to the worst impact conditions regarding the injury probability.