爆炸冲击下乘员下肢保护装置仿生设计与优化

作     者：覃凌云 杨书仪 戴巨川 汪国胜 李桂兵 凌启辉 陈哲吾 QIN Lingyun;YANG Shuyi;DAI Juchuan;WANG Guosheng;LI Guibing;LING Qihui;CHEN Zhenwu

作者机构：湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201 中国北方车辆研究所北京100072 

出 版 物：《兵器装备工程学报》 (Journal of Ordnance Equipment Engineering)

年 卷 期：2023年第44卷第3期

页      面：95-103页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：中央军委基础加强计划技术领域基金项目(2021-JCJQ-JJ-1309) 湖南省科技创新计划(2021RC4038)。 

主　　题：爆炸冲击 乘员约束系统 薄壁管 下肢仿生保护装置 多目标优化 

摘      要：车辆底部地雷和简易爆炸物的爆炸冲击将会直接危害乘员下肢安全。为此,以贝壳外形截面为原型,通过结构仿生原理设计了一种乘员下肢仿生保护装置。基于乘员约束系统局部等效模型,分析了传统双圆管、圆形肋骨、仿贝壳薄壁管、仿虾螯薄壁管、仿竹薄壁管及仿马尾茎薄壁管等6种保护装置的防护性能,并对下肢仿生保护装置的各结构参数进行了单因素分析,确定初步设计方案。以假人左右下胫骨轴向力为优化目标、保护装置总变形量为约束条件,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对仿生保护装置开展多目标优化,获取其防护性能最优的参数组合。研究表明:与未加装保护装置前相比,加装优化后的仿生保护装置,假人左右下胫骨轴向力峰值分别降低了66.76%和66.22%,满足AEP-55限值5.4 kN的要求,对乘员下肢提供了有效保护。