Publicación: Calibración de coeficientes visco-hiperelásticos para modelos constitutivos de gelatina balística por medio de algoritmos genéticos y su aplicación en impactos balísticos en tórax
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2022
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Editor
['Universidad Nacional de Educación a Distancia (España)', 'Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica']
Resumen
Los impactos balísticos sobre torso humano sin penetración pueden producir daños severos e incluso el fallecimiento del portador. Para el estudio del daño ocasionado son necesarios modelos numéricos constituidos por simulantes validados. La gelatina balística se utiliza habitualmente como simulante de tejidos blandos. En este trabajo se ha empleado un modelo visco-hiperelástico para simular la respuesta de la gelatina frente a condiciones dinámicas. Este modelo permite simular comportamientos no lineales en el rango de grandes deformaciones considerando la dependencia de la velocidad de deformación. Los parámetros del modelo del material fueron ajustados a resultados experimentales de la literatura empleando algoritmos genéticos. A modo de ejemplo, un chaleco balístico de polietileno de alto peso molecular fue incluido en el modelo y se realizaron varios impactos balísticos en diferentes localizaciones. Los algoritmos genéticos han resultado ser una herramienta muy útil para el ajuste de los complejos modelos constitutivos de la gelatina balística utilizados para la evaluación del daño biomecánico en tejido óseo.
Ballistic impacts on human thorax without penetration can produce severe injuries or even death of the carrier. A numerical model constituted of validated simulants is needed to study the damage. Ballistic gelatine is widely used in literature as a simulant for soft tissue in dynamic experiments. A visco-hyperelastic material model has been used to simulate the mechanical response of gelatine under dynamic conditions. This model allows simulating no lineal behaviour for large deformations considering the strain rate dependence behaviour of ballistic gelatine. Material model parameters were calculated by fitting to experimental results of literature using genetic algorithms. A bulletproof vest made of ultra-high molecular weight polyethylene was included in the model and several ballistic impacts were simulated at different impact locations. Genetic algorithms have proved to be a very useful tool for fitting the complex ballistic gelatine constitutive models used for biomechanical damage assessment in bone tissue.
Ballistic impacts on human thorax without penetration can produce severe injuries or even death of the carrier. A numerical model constituted of validated simulants is needed to study the damage. Ballistic gelatine is widely used in literature as a simulant for soft tissue in dynamic experiments. A visco-hyperelastic material model has been used to simulate the mechanical response of gelatine under dynamic conditions. This model allows simulating no lineal behaviour for large deformations considering the strain rate dependence behaviour of ballistic gelatine. Material model parameters were calculated by fitting to experimental results of literature using genetic algorithms. A bulletproof vest made of ultra-high molecular weight polyethylene was included in the model and several ballistic impacts were simulated at different impact locations. Genetic algorithms have proved to be a very useful tool for fitting the complex ballistic gelatine constitutive models used for biomechanical damage assessment in bone tissue.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
impacto balístico, gelatina balística, Visco-Hiperelástico, método elementos finitos
Citación
Centro
Facultades y escuelas::E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Mecánica