溫垚珂，李子軒，閆文敏，張俊斌，崔廣宇，劉飛

（1. 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇，南京 210094；2. 瞬態(tài)沖擊技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102202；3. 中國(guó)兵器工業(yè)第208 研究所，北京 102202；4. 中國(guó)人民解放軍63856 部隊(duì)，吉林，白城 137001）

現(xiàn)代復(fù)合材料防彈頭盔能夠有效攔截手槍彈和中低速破片，但頭盔內(nèi)部瞬態(tài)變形仍有可能導(dǎo)致顱骨骨折、腦挫傷等鈍性損傷. 隨著頭部在沖擊作用下繞頸部運(yùn)動(dòng)，還有可能造成腦震蕩、腦內(nèi)血腫和頸部損傷. 這些損傷極有可能導(dǎo)致作戰(zhàn)人員短時(shí)意識(shí)模糊、方向感缺失，甚至留下后遺癥[1?3]. 開展防彈頭盔性能測(cè)試與評(píng)估一方面可以為新型防彈頭盔設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)提供科學(xué)數(shù)據(jù)，另一方面也為揭示頭部鈍擊損傷機(jī)理及鈍擊傷救治提供科學(xué)依據(jù).

我國(guó)公安部和軍隊(duì)制定的防彈頭盔測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（GA293-2012 和GJB5115-2004）均規(guī)定彈著點(diǎn)處頭盔內(nèi)表面變形高度不能超過(guò)25 mm[4?5]. 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用的測(cè)試方法無(wú)法獲取頭盔內(nèi)部鼓包變形的三維動(dòng)態(tài)過(guò)程，并且該閾值與頭部鈍擊損傷的量效關(guān)系尚需進(jìn)一步闡明. JAMROZIAK 等[6]采用高速攝影獲得了手槍彈侵徹防彈頭盔過(guò)程中頭盔彈著點(diǎn)位置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程. FREITAS 等[7]采用X 光機(jī)對(duì)9 mm 手槍彈侵徹帶防彈頭盔人體頭部模擬靶標(biāo)過(guò)程進(jìn)行了拍攝，獲得了頭盔內(nèi)部瞬態(tài)鼓包形態(tài)和顱骨變形等數(shù)據(jù). 上述研究?jī)H能得到鼓包在某平面內(nèi)的形態(tài)特征，無(wú)法獲得鼓包三維形態(tài)的動(dòng)態(tài)變形數(shù)據(jù).

徐波等[8]利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法研究了穿戴防彈衣情況下爆炸沖擊波對(duì)人體的作用模式, 建立了爆炸沖擊波沖擊防彈衣的二維和三維數(shù)值模型.余慶波等[9]對(duì)不同頭部剛性彈丸侵徹鋼靶動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究. 數(shù)值模擬方法可以很方便地獲取防彈頭盔鼓包變形數(shù)據(jù)，但仿真獲得的最大鼓包高度普遍顯著小于試驗(yàn)值[10?12]，無(wú)法用于準(zhǔn)確評(píng)估頭部鈍擊傷. 這主要是由于組成防彈頭盔的復(fù)合材料在高速?zèng)_擊下的失效模式多樣，且缺乏其準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)材料參數(shù)和合適的本構(gòu)模型.

三維數(shù)字圖像相關(guān)（3D-DIC）技術(shù)的出現(xiàn)，為采用試驗(yàn)法測(cè)量頭盔內(nèi)部鼓包三維動(dòng)態(tài)變形過(guò)程提供了可能. 崔廣宇[13]采用該技術(shù)獲得了PASGT 防彈頭盔在9 mm 手槍彈侵徹下的三維全場(chǎng)變形過(guò)程. FREITAS等[14]采用3D-DIC 技術(shù)對(duì)17 種不同結(jié)構(gòu)方案的防彈板性能進(jìn)行了對(duì)比分析. HISLEY 等[15]通過(guò)3D-DIC測(cè)試法對(duì)9 mm 手槍彈侵徹防彈頭盔時(shí)頭盔內(nèi)部鼓包變化過(guò)程進(jìn)行了測(cè)量，隨后基于鈍性準(zhǔn)則和簡(jiǎn)明損傷定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鼓包變形可能造成的顱腦損傷程度進(jìn)行評(píng)估. ERIKA 等[16]研究了尸體顱骨和活體豬在有頭盔保護(hù)情況下的顱骨骨折嚴(yán)重程度，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)顱骨骨折嚴(yán)重程度與頭盔背面殘余變形量相關(guān)性較差，但與變形速度和頭盔動(dòng)能密切相關(guān).

本文采用3D-DIC 技術(shù)測(cè)量了92 式9 mm 鉛芯彈射擊防彈頭盔頂部位置時(shí)頭盔的內(nèi)部鼓包形態(tài)和變形速度等動(dòng)態(tài)信息，基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用BC 準(zhǔn)則對(duì)鈍擊效應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，獲得了不同頭盔間隙下相應(yīng)的AIS 損傷等級(jí)和顱骨骨折概率.

1 防彈頭盔性能測(cè)試

1.1 試驗(yàn)原理

DIC 技術(shù)是一種非接觸式光測(cè)技術(shù)，通過(guò)攝像機(jī)拍攝物體變形過(guò)程中表面隨機(jī)分布的散斑特征，采用數(shù)字圖像相關(guān)算法計(jì)算被測(cè)物體表面變形信息，進(jìn)而獲取變形速度、加速度和面內(nèi)應(yīng)變等數(shù)據(jù). 3DDIC 依據(jù)雙目視覺(jué)原理，采用兩個(gè)攝像機(jī)從不同角度同時(shí)獲取某場(chǎng)景的二維圖像. 通過(guò)坐標(biāo)標(biāo)定獲得兩個(gè)攝像機(jī)的空間位置，并搜尋采集到的相同時(shí)刻兩幅圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，進(jìn)而計(jì)算并得到這一點(diǎn)在空間坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，從而提取三維位移場(chǎng)數(shù)據(jù)[17?19].

1.2 散斑制作

合適的散斑大小、分布及其與被測(cè)物表面良好的粘接是取得可靠DIC 分析結(jié)果的前提. 散斑大小的估算可根據(jù)相機(jī)畫幅、分辨率、頭盔所占畫幅的比例以及頭盔的實(shí)際大小，來(lái)確定散斑的大小. 試驗(yàn)時(shí)設(shè)定相機(jī)為1 280×800 像素，頭盔所占畫幅的1/2左右，每個(gè)散斑點(diǎn)的大小為5～10 個(gè)像素點(diǎn). 經(jīng)計(jì)算該試驗(yàn)的最適散斑大小為1.17～2.34 mm，最終確定為1.53 mm. 隨后通過(guò)程序生成隨機(jī)分布且散斑區(qū)域占比約50%的散斑圖像并打印. 在瞬態(tài)沖擊過(guò)程中，頭盔內(nèi)部散斑極易在沖擊過(guò)程中脫落，從而造成DIC 分析無(wú)法進(jìn)行. 經(jīng)多次改進(jìn)，發(fā)現(xiàn)利用轉(zhuǎn)印紙可以較好地將散斑粘貼在頭盔內(nèi)表面，并且在沖擊過(guò)程中不易脫落. 由于頭盔內(nèi)表面一般為黑色且光滑易反光，因此先在其內(nèi)表面噴涂一薄層白色啞光漆，隨后將打印在轉(zhuǎn)印紙上的散斑轉(zhuǎn)印到測(cè)試區(qū)域. 頭盔內(nèi)表面散斑的制作過(guò)程如圖1 所示.

圖1 頭盔內(nèi)部散斑制作過(guò)程Fig. 1 The process of making speckles inside the helmet

1.3 試驗(yàn)方案

測(cè)試系統(tǒng)組成如圖2 所示. 根據(jù)測(cè)試需求，架設(shè)相機(jī)及其他設(shè)備; 調(diào)整兩高速相機(jī)高度保持一致，水平方向的夾角為15°. 防彈頭盔被固定在架子上，使其頂部朝向槍口并與槍口保持5 m 距離；兩臺(tái)高速攝影分別放在彈道方向兩側(cè)拍攝頭盔內(nèi)部散斑區(qū)域，設(shè)置采樣頻率20 000 fps，曝光時(shí)間5 μs；兩個(gè)直流LED 光源朝向頭盔內(nèi)部照射，以保證充足的照明；紅外觸發(fā)器放在槍口附近為高速攝影提供觸發(fā)信號(hào)；光電測(cè)速儀放在距離槍口2 m 處測(cè)量子彈的飛行速度.

圖2 測(cè)試系統(tǒng)組成Fig. 2 Composition of test system

1.4 三維坐標(biāo)構(gòu)建

數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（digital image correlation，DIC）由日本的YAMAGUCHI[20]和美國(guó)南卡羅萊納大學(xué)PETERS 等[21]于20 世紀(jì)80 年代相繼獨(dú)立提出. 這是一種通過(guò)對(duì)試件表面變形前后散斑圖像的灰度矩陣進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，由匹配算法確定計(jì)算點(diǎn)變形前后的空間位置，從而獲得試件表面位移和應(yīng)變信息的光學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)方法. 其基于雙目立體視覺(jué)原理，利用兩個(gè)互成角度的相機(jī)拍攝試件表面，并記錄試件的表面形狀和變形，然后通過(guò)系統(tǒng)標(biāo)定獲得兩個(gè)相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)，從而確定三維空間信息. 最后利用3DDIC 中的相關(guān)匹配算法獲得試件表面位移場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)信息.

在使用3D-DIC 測(cè)試系統(tǒng)之前，需要先對(duì)其進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定，如圖3 所示. 選擇大小為拍攝畫幅80%左右的標(biāo)定板，在盡量靠近頭盔的位置做大幅度的3個(gè)自由度平動(dòng)和3 個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng). 確保在標(biāo)定過(guò)程中，標(biāo)定板上的所有點(diǎn)都在攝像機(jī)視場(chǎng)之內(nèi). 拍攝約80 組以上的圖像后在DIC 分析軟件中進(jìn)行三維坐標(biāo)計(jì)算，為后續(xù)頭盔內(nèi)部鼓包三維運(yùn)動(dòng)分析奠定基礎(chǔ).

圖3 三維坐標(biāo)標(biāo)定界面Fig. 3 Three-dimensional coordinate calibration interface

1.5 系統(tǒng)標(biāo)定試驗(yàn)

為保證3D-DIC 系統(tǒng)在子彈侵徹過(guò)程中測(cè)量結(jié)果的可靠性，明確試驗(yàn)系統(tǒng)的誤差大小，本文進(jìn)行了9 mm 手槍彈射擊UHMWPE 防彈板的3D-DIC 和高速攝影對(duì)比試驗(yàn). 將防彈板的背面做好大小合適的散斑進(jìn)行3D-DIC 測(cè)試. 同時(shí)在防彈板的側(cè)面，架設(shè)一臺(tái)高速相機(jī)，以測(cè)量防彈板的鼓包變形大小，用于和3D-DIC 測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比.

為便于后期對(duì)比與計(jì)算，將側(cè)面的高速相機(jī)與3D-DIC 測(cè)試系統(tǒng)所使用的相機(jī)幀率設(shè)置成相同的20 000 fps. 子彈發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的膛口焰，經(jīng)過(guò)紅外觸發(fā)器，對(duì)3 臺(tái)相機(jī)進(jìn)行同步觸發(fā).

3D-DIC 測(cè)試出的瞬間鼓包高度可以從相應(yīng)軟件中得出, 側(cè)面高速相機(jī)的結(jié)果可以通過(guò)比例尺的計(jì)算得到瞬間鼓包高度. 從表1 可以得出，在不同時(shí)刻，兩種測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)果相對(duì)誤差均小于2.1%. 這表明兩種方法測(cè)試的一致性較好，且3D-DIC 技術(shù)獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更為全面.

表1 側(cè)面的高速相機(jī)與3D-DIC 測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)果對(duì)比Tab. 1 Comparison of the results of the high-speed camera on the side and the 3D-DIC test system

2 試驗(yàn)結(jié)果

采用NP22 手槍發(fā)射9 mm 鉛芯彈射擊PASGT頭盔（材質(zhì)Kevlar）頂部，共射擊3 發(fā)以確保試驗(yàn)結(jié)果一致性. 如圖4 所示，圖4(a)為0620-7 組彈著點(diǎn)位置，子彈入射速度為339.8 m/s，圖4(b)為0620-8 組彈著點(diǎn)位置，子彈入射速度為342.3 m/s，圖4(c)為0620-9組彈著點(diǎn)位置，子彈入射速度為349.3 m/s .

圖4 彈著點(diǎn)位置Fig. 4 Impact position

光電測(cè)速儀獲得的3 組試驗(yàn)子彈平均入靶速度為343.8 m/s. 通過(guò)3D-DIC 軟件對(duì)拍攝的散斑圖像進(jìn)行分析，獲得頭盔內(nèi)部變形最大點(diǎn)處鼓包高度、變形速度和加速度等隨時(shí)間變化曲線，并以0620-7 組的峰值時(shí)刻為基準(zhǔn)，分別做出了3 組數(shù)據(jù)的平均曲線，如圖5 所示. 3 組試驗(yàn)中瞬態(tài)鼓包高度在增長(zhǎng)階段的曲線較為一致，僅0.8 ms 就達(dá)到了最大鼓包高度，其平均值為27.8 mm. 考慮到?jīng)]有頭模支撐，且本文固定方式限制了頭盔的整體運(yùn)動(dòng)，因此推測(cè)該頭盔在公安和軍方防彈頭盔測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下內(nèi)表面變形高度應(yīng)該是小于25 mm 的為合格產(chǎn)品. 在鼓包回彈階段，3組曲線的回彈過(guò)程有顯著差異，這可能是由于彈著點(diǎn)位置及頭盔本身性能差異造成的，靜態(tài)平均鼓包高度為9.5 mm. 3 組試驗(yàn)的鼓包變形速度曲線較一致，最大變形速度平均值為98.6 m/s. 0620-7 和0620-9兩組試驗(yàn)的加速度曲線基本重合，0620-8 組試驗(yàn)的加速度曲線到達(dá)峰值的時(shí)間滯后約0.4 ms. 3 組試驗(yàn)最大加速度的平均值為9.24×105m/s2.

圖5 防彈頭盔內(nèi)部變形最大點(diǎn)高度、速度和加速度隨時(shí)間變化歷程Fig. 5 Time histories of the height, speed and acceleration of BFD on the maximum deformation point

圖6(a)～6(c)分別為基于0620-7、0620-8、0620-9組試驗(yàn)獲得的頭盔內(nèi)部鼓包三維變形過(guò)程. 圖6(a)為0620-7 組的實(shí)驗(yàn)圖，從圖中可以看到，鼓包的剖面形狀近似為三角形. 在11.35 ms 時(shí)鼓包高度達(dá)到了16.5 mm，底部寬度約為100 mm；在11.90 ms 時(shí)，鼓包高度達(dá)到最大值27.3 mm，寬度約為140 mm；在13.05 ms時(shí)鼓包高度縮小到14.2 mm，底部寬度約為90 mm.

圖6 頭盔內(nèi)部鼓包變形過(guò)程的3D-DIC 分析結(jié)果Fig. 6 3D-DIC analysis results of the BFD

以0620-7 組為例，建立過(guò)最大鼓包點(diǎn)的直線L且垂直于如圖7(a)視場(chǎng)的平面，提取該平面上鼓包形態(tài)隨時(shí)間變化曲線，其中每條曲線表示特定時(shí)刻在該平面上鼓包的形狀輪廓，如圖7(b)所示. 在11.15～11.90 ms 這段時(shí)間內(nèi)鼓包迅速增大，鼓包形態(tài)呈圓錐形，最大高度達(dá)到了27.3 mm. 隨后鼓包開始緩慢減小，在14.25 ms 時(shí)高度為7.2 mm，隨后略微增高到15.7 ms 后，又開始緩慢減小. 50 ms 時(shí)頭盔內(nèi)部的鼓包已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，最終靜態(tài)鼓包高度為6.8 mm.

圖7 防彈頭盔內(nèi)部鼓包高度隨時(shí)間變化歷程Fig. 7 Deformation contours of BFD

3 鈍擊損傷評(píng)估

3.1 BC 評(píng)估模型

STURDIVAN 等[22]提出了一種鈍性準(zhǔn)則（blunt criterion，BC）計(jì)算模型，用以評(píng)估動(dòng)能非致命武器及鈍物（如棒球、橄欖球等）擊中人體后造成的損傷，并通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)和尸體試驗(yàn)構(gòu)建了BC 值與AIS 評(píng)分的關(guān)系. HISLEY 等[15]認(rèn)為防彈頭盔鼓包撞擊顱骨的過(guò)程與非致命投射物或鈍物撞擊人體的過(guò)程類似.因此，可以采用BC 準(zhǔn)則來(lái)評(píng)估防彈頭盔鼓包對(duì)頭部造成的可能傷害. BC 準(zhǔn)則的計(jì)算公式為

式中：E為撞擊頭部的有效動(dòng)能；m為頭部有效質(zhì)量；t為顱骨厚度；D為撞擊物的有效直徑.

3.2 BC 值的計(jì)算

考慮到頭盔與頭部之間的間隙（假設(shè)為12.7，15.0 , 20.0 mm 3 種情況），以鼓包最高點(diǎn)接觸頭部時(shí)所具有的動(dòng)能為撞擊頭部有效動(dòng)能. 則其計(jì)算公式為

式中:ρ為頭盔鼓包處的面密度；S為鼓包面積；v為該時(shí)刻鼓包平均運(yùn)動(dòng)速度. 顱骨厚度為1.3 cm[23]，頭部質(zhì)量為3.4 kg[24].

對(duì)頭盔進(jìn)行剖切，如圖8 所示，發(fā)現(xiàn)子彈僅穿透了頭盔厚度的18%，侵徹結(jié)束后子彈從柱狀變?yōu)楸馄綘? 頭盔殼的面密度為8.5 kg/m2，因此鼓包部分的面密度為6.97 kg/m2. 由于鼓包形狀可近似為一個(gè)圓錐體，基于DIC 數(shù)據(jù)可以獲得鼓包高度12.7，15.0,20.0 mm 時(shí)，相應(yīng)圓錐體的表面積為9.8×10?4，1.5×10?3，1.4×10?3m2. STURDIVAN 等[22]用 公 式D=2/π對(duì)有效直徑進(jìn)行估算，相應(yīng)有效直徑為3.5，4.4，4.3 cm.

圖8 彈道沖擊后的頭盔剖視圖Fig. 8 Sectional view of helmet after ballistic impact

同樣的，可以從DIC 軟件中獲得高度為12.7，15.0, 20.0 mm 時(shí)，頭盔鼓包的最大運(yùn)動(dòng)速度分別為93.7，74.4，47.7 m/s.

RAYMOND 團(tuán)隊(duì)[25]用7 個(gè)人體標(biāo)本進(jìn)行了跌落實(shí)驗(yàn)，建立了一個(gè)對(duì)數(shù)函數(shù)曲線，將BC 與顱骨骨折概率聯(lián)系起來(lái)，如圖9 所示.

圖9 BC 與顱骨骨折概率之間的關(guān)系[25]Fig. 9 The relationship between BC and the probability of skull fracture[25]

通過(guò)BC 評(píng)估公式，結(jié)合頭盔內(nèi)部鈍擊效應(yīng)的3D-DIC 試驗(yàn)結(jié)果即可得到不同間隙下的BC 值和顱骨骨折概率，如表2 所示.

表2 不同間隙時(shí)的BC 值與顱骨骨折概率Tab. 2 BC value and skull fracture probability at different intervals

3.3 不同間隙時(shí)的AIS 評(píng)分

碰撞生物力學(xué)中最常用到的是解剖學(xué)分級(jí)中的簡(jiǎn)明損傷定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(AIS)[26]. 該損傷評(píng)分準(zhǔn)則起初由美國(guó)交通事故調(diào)查組于20 世紀(jì)60 年代開始著手制訂，并在1971 年發(fā)行了最初的AIS 評(píng)分定級(jí)標(biāo)準(zhǔn).在AIS 中將人體受到的損傷程度分為6 個(gè)等級(jí)，如表3 所示.

表3 AIS 分級(jí)代號(hào)Tab. 3 AIS classification code

STURDIVAN 等[22]基于CLARE 等[27]的鈍擊傷數(shù)據(jù)建立了BC 與AIS 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表4 所示.

表4 AIS 分?jǐn)?shù)與BC 值之間對(duì)應(yīng)關(guān)系[22]Tab. 4 Correspondence between AIS score and BC value[22]

表2 中計(jì)算了不同的懸掛空隙大小所對(duì)應(yīng)的BC 值. 當(dāng)懸掛空隙大小取12.7 mm（0.5 in）時(shí)，BC 值分別為1.47，1.25 和0.96，換算為AIS 分?jǐn)?shù)分別為6，5 和4，平均值為5；顱骨骨折概率分別為36.6%，21.4%，8.9%，平均值為22.3%. 根據(jù)STURDIVAN 等[19]研究報(bào)告中的AIS 分?jǐn)?shù)與BC 值對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算，這3 組試驗(yàn)結(jié)果的AIS 分?jǐn)?shù)均偏高，可能導(dǎo)致危重創(chuàng)傷甚至直接死亡. 但僅增大2.3 mm 的懸掛空隙，計(jì)算出的BC 值和對(duì)應(yīng)的AIS 分?jǐn)?shù)均有顯著的減小，分別為0.77，0.55 和0.32，換算為AIS 分?jǐn)?shù)分 別為3，2 和1，平均值為2；由于頭盔制造加工有誤差，以及彈著點(diǎn)的不同，造成鼓包大小的不同，導(dǎo)致D值的差異，求出的BC 值也會(huì)略有差異，但總體評(píng)估結(jié)果均在合理范圍內(nèi). 顱骨骨折概率分別為8.4%，2.0%，0.9%，平均值為3.8%. 當(dāng)將懸掛空隙增大到20 mm 時(shí)，計(jì)算出的BC 值均小于0.3，對(duì)應(yīng)的AIS 分?jǐn)?shù)為0 或1，顱骨骨折概率平均值為0.6，表明鼓包變形幾乎對(duì)佩戴者不造成任何影響. 間隙越小造成的損傷越嚴(yán)重，但間隙越大佩戴的穩(wěn)定性就越差，越容易晃動(dòng)，因此需要在防護(hù)性和佩戴舒適性間尋找平衡. 需要指出的是，本文計(jì)算的AIS 損傷等級(jí)要比實(shí)際值偏大. 因?yàn)?，本文采用的防彈頭盔鼓包變形數(shù)據(jù)是在頭盔完全固定且內(nèi)部沒(méi)有任何支撐的情況下獲得的，忽略了頭盔的整體移動(dòng)和顱骨強(qiáng)度對(duì)頭盔鼓包形態(tài)的影響.

4 結(jié) 論

本文對(duì)子彈非貫穿侵徹防彈頭盔的過(guò)程進(jìn)行了研究，得到了該過(guò)程中頭盔的瞬態(tài)力學(xué)響應(yīng)特性，以及不同懸掛間隙時(shí)可能導(dǎo)致的人體頭部損傷程度，主要結(jié)論如下：

①通過(guò)3D-DIC 測(cè)試方法，得到了9 mm 手槍彈侵徹防彈頭盔時(shí)頭盔內(nèi)部瞬態(tài)鼓包的三維全場(chǎng)變形信息. 在侵徹過(guò)程中最大鼓包高度平均值為27.8 mm，靜態(tài)鼓包高度平均值為9.5 mm，最大變形速度的平均值為98.6 m/s，以及加速度、變形區(qū)域的面積等結(jié)果隨時(shí)間變化的瞬態(tài)信息；

②基于3D-DIC 試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合BC 和AIS 評(píng)估準(zhǔn)則，對(duì)侵徹過(guò)程中不同懸掛間隙下可能導(dǎo)致的人體頭部損傷程度進(jìn)行了評(píng)估. 當(dāng)頭盔與頭部的安全距離取12.7 mm 時(shí)，通過(guò)計(jì)算出的BC 值換算的AIS值平均為5，可導(dǎo)致危重創(chuàng)傷. 但當(dāng)安全距離增加至15 mm 時(shí)，AIS 值的平均值減小到2，此時(shí)可導(dǎo)致中度或重度損傷，顱骨骨折概率也從22.3%降低為3.8%.