Comparison between experimental analysis and computational simulation of the impact of firearm projectiles in ballistic gelatin

Autor: Reis, Fernanda Nogueira, 1992
Přispěvatelé: Freire, Alexandre Rodrigues, 1985, Souza, Andreia Cristina Breda de, Prado, Felippe Bevilacqua, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Odontologia de Piracicaba, Programa de Pós-Graduação em Biologia Buco-Dental, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Alexandre Rodrigues Freire Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: A gelatina balística é amplamente utilizada em testes balísticos como simuladores dos tecidos biológicos humanos, representando uma importante ferramenta na avaliação dos efeitos em tecidos vivos dos projéteis de arma de fogo. Nos últimos anos, novas técnicas computacionais têm sido aplicadas à pesquisa em balística, e o Método dos Elementos Finitos (MEF) tem se mostrado como um mecanismo matemático eficaz na resolução de problemas mecânicos complexos em superfícies com geometrias complicadas. À vista disso, esta dissertação apresenta um estudo envolvendo os métodos experimental e computacional para análise de dados em teste balístico. O objetivo foi analisar o comportamento morfológico da gelatina balística após impactos de projéteis dos calibres .40 S&W e .380 AUTO, tanto experimentalmente quanto computacionalmente. Para a análise experimental, foi realizada a preparação de um bloco de gelatina balística, seguindo o protocolo FBI (EUA) e foram realizados disparos a uma distância de 50 cm para os dois calibres. Em seguida, as cavidades permanentes foram avaliadas, caracterizando o trajeto dos projéteis, utilizando imagens obtidas dos blocos de gelatina. Na análise computacional foi utilizado o método dos elementos finitos 3D, no qual foi realizada simulação do impacto dos projéteis nas condições realizadas experimentalmente. A construção dos modelos virtuais foi realizada por meio da aquisição da geometria dos projéteis, assim como da gelatina balística. A simulação computacional foi realizada através da caracterização dos modelos de acordo com as propriedades mecânicas dos materiais que compõem os componentes da análise. Após a simulação, foram avaliadas as cavidades temporárias, considerando sua morfologia. A análise experimental mostrou diferenças no trajeto em relação aos calibres e, além disso, foi possível observar maiores detalhes na cavidade permanente do projetil calibre .40 S&W. Na análise computacional foi possível observar diferenças na morfologia das cavidades temporárias. A cavidade formada pelo impacto do projétil calibre .40 resultou em maior deformação e, assim, maior dimensão da cavidade. Assim, foi possível notar diferenças entre os impactos dos diferentes calibres em ambas as análises, sendo que o calibre .40 S&W causou maior deformação na gelatina balística. A presença de diferenças na análise experimental foi importante para confirmar a precisão da análise computacional Abstract: Ballistic gelatin is widely used as simulators of human biological tissues in ballistic tests, representing an important tool in the evaluation of the effects of firearm projectiles on living tissue. In recent years, new computational techniques have been applied to ballistic research, and the Finite Element Method (FEM) has been shown to be an effective mathematical mechanism for solving complex mechanical problems on surfaces with complicated geometry. In view of this, this dissertation presents a study involving the experimental and computational methods for data analysis in the ballistic test. So, the aim was to analyze the morphological behavior of ballistic gelatin, after the impact of the .40 S & W and .380 AUTO caliber projectiles. For the experimental analysis, a ballistic gelatin block was prepared following the FBI protocol (USA) and shots were performed at 50 cm for the two calibers. Then, the permanent cavities were evaluated, characterizing the trajectory of the projectiles by the images obtained from the blocks of gelatin. For the computational analysis, the 3D FEM was used, in which the impact of the projectiles was simulated under experimental conditions. The construction of the virtual models was accomplished by the acquisition of the geometry of the projectiles, as well as of the ballistic gelatin. For the computational simulation, the models were characterized according to the mechanical properties of the materials that make up the components of the analysis. After the simulation, temporary cavities were evaluated considering their morphology. The experimental analysis showed differences in the path with respect to the calibers and, in addition, it was possible to observe more details in the perimeter of the projectile caliber .40 S & W. On the other hand, it was possible to detect differences in the morphology of the temporary cavities in the computational analysis. It was also observed that the cavity formed by the impact of the .40 caliber projectile resulted in a greater deformation and, consequently, a larger cavity. Thus, it was concluded that it was possible to note differences between the impacts of the different calibers in both analyzes and that the impact of the .40 S & W caliber caused greater deformation in the ballistic gelatin. The presence of differences in the experimental analysis was important to confirm the precision of the computational analysis Mestrado Odontologia Legal e Deontologia Mestra em Biologia Buco-Dental CAPES 2017/168366-9; 2018/178879-1
Databáze: OpenAIRE
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