孙晓旺， 张进成， 彭兵， 章金坤， 王显会

(南京理工大学 机械工程学院， 江苏 南京 210094)

0 引言

在当前世界以非对称作战为主的战争模式中，军用车辆遂行战场任务时面临的主要威胁之一是简易爆炸物(IED)和地雷[1]等产生的爆炸冲击。爆炸冲击波首先作用于车辆底部，对车辆产生剧烈的冲击，这种冲击作用通过车内结构传递到地板，最后通过地板传递给车内载员，造成载员的生理损伤[2]。统计数据显示下肢是车辆爆炸事件中士兵最常受伤的部位[3-5]。美军统计了456起战争中地雷爆炸造成的载员伤亡事件，发现其中44%载员的下肢受到严重损伤。但是，目前车辆底部爆炸防护领域的研究更集中于车辆防护组件[6-10]；下肢保护方面的研究也多集中于下肢的损伤指标和规律[11-13]，鲜见关于下肢保护装置的文献。因此，针对爆炸环境下车内地板冲击导致的载员小腿损伤，设计下肢保护装置并进行仿真和结构优化，可以提高军用车辆载员的防护能力，进而提高整体战斗力，在车辆设计领域和军事领域具有重要的应用价值和研究意义。

本文针对载员下肢损伤问题，结合柔性地板结构和防雷脚垫结构，设计车辆载员下肢保护装置；采用有限元(FEM)仿真方法对下肢保护装置的防护性能进行验证和参数分析；采用拉丁超立方(LHS)试验设计、Kriging代理模型和Pareto最优解集对下肢保护装置进行多目标优化；最后利用整车爆炸试验验证下肢保护装置设计方案的有效性，以及仿真和优化方法的可信性。……