郑秋杰，郭迎福，蔡志华，张磊

(1.湖南科技大学 机电工程学院，湖南 湘潭 411201；2.军事科学院 国防工程研究院 工程防护研究所，河南 洛阳 471023)

0 引言

泡沫内衬由于其良好的能量吸收性能，被广泛应用于防弹头盔中。Tan等[1]用11.9 g球形钢质弹丸对带网内部缓冲结构与带航空泡沫内衬的两款先进战斗头盔(ACH)进行了正面(速度205 m/s)与侧面(速度220 m/s)冲击。结果表明：对于弹道冲击，使用泡沫有助于减少正面冲击力，相比带网内部缓冲结构提供了更好的防护，较软且刚度较低的泡沫减震效果更显著。蔡志华等[2]进行了有无泡沫内衬的ACH防弹头盔的枪弹冲击数值模拟，研究发现泡沫内衬防护下的颅内压力峰值较无泡沫降低20.6%.Salimi等[3]对不同密度的发泡聚丙烯泡沫(EPP)与聚苯乙烯泡沫(EPS)头盔内衬防护性能进行了研究，发现受冲击时低密度的EPP产生更大的体积压缩量及厚度变化量，吸收了更多的能量。Li等[4]研究了泡沫衬垫的硬度对头部损伤风险的影响，发现较软的泡沫衬垫可以提供更好的防护，但与此同时泡沫衬垫也不能过软。除了对不同泡沫材料[5-9]的力学性能分析外，学者们还从泡沫结构的吸能性能角度进行了探究。Maheo等[10]将EPP泡沫设计成密度为94.0 kg/m3的均质泡沫、3种平均密度为86.7 kg/m3的梯度泡沫，并进行了静态、动态与介观、微观相结合的力学性能研究，结果表明具有多层梯度结构的泡沫，层与层之间的密度差过大会影响冲击能量的吸收性能。相对于整体泡沫，凸密度梯度离散层状结构泡沫提高了能量吸收性能和承载性能，同时降低了结构整体质量[11]。……