Relevant factors in the design of composite ballistic helmets

[EN] In this paper, the design methodology of composite ballistic helmets has been enhanced considering biomechanical requirements by means of finite element analysis. Modern combat helmets lead to a new type of non-penetrating injury, the Behind Helmet Blunt Trauma (BHBT), generated by the deformation of the inner face of the helmet, the so-called backface deformation (BFD). Current standard testing methodologies use BFD as the main measure in ballistic testing. Nonetheless, this work discusses the relationship between this mechanical parameter and the head trauma (BHBT) by studying different head injury criteria. A numerical model consisting of a helmet and a human head is developed and validated with experimental data from literature. The consequences of non-penetrating high-speed ballistic impacts upon the human head protected by an aramid combat helmet are analysed, concluding that the existing testing methodologies fail to predict many types of head injuries. The influence of other parameters like bullet velocity or head dimensions is analysed. Usually, a single-sized helmet shell is manufactured and the different sizes are adjusted by varying the foam pad thickness. However, one of the conclusions of this work is that pad thickness is critical to avoid BHBT and must be considered in the design process.The authors thank the financial support received from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) and the European Regional Development Fund (ERDF-FEDER) through the project RTC-2015-3887-8, and from the Conselleria d'Educació, Investigació, Cultura i Esport of the Generalitat Valenciana through the program PROMETEO 2016/007.Palomar-Toledano, M.; Lozano-Mínguez, E.; Rodriguez-Millán, M.; Miguélez, MH.; Giner Maravilla, E. (2018). Relevant factors in the design of composite ballistic helmets. Composite Structures. 201:49-61. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.05.076S496120

Experiencias y conclusiones en el desarrollo y validación de instrumentos de evaluación enfocados a la adquisición de la competencia transversal ‘CT13 Instrumental Específica’ en asignaturas de Ingeniería Mecánica

[EN] This paper presents the results of the experience carried out in the lab-sessions of several subjects of Mechanical Engineering. The aim of this work is to find a common methodology focused on the acquisition and evaluation of the Specific Instrumental Transversal Competence (CT13 in the UPV institutional project). The work has been applied in two types of lab-sessions: computer lab and laboratory. The instrumentation used in each of them has a different nature, while the former is focused on the use and comprehension of a numerical calculation software, in the latter the students must understand the management and purpose of some experimental measurement equipments. In the computer sessions, after an accompanied learning, the students must carry out and justify the steps followed in solving a numerical problem. The evaluation takes into account the level of adequacy of the steps followed throughout the process. In the laboratory practices, the students must demonstrate the ability to correctly select the proper equipment based on the parameter to be measured as well as to define the sequence of treatments in the measurement process. The measurement of the level of acquisition of the CT13 is done through an individual questionnaire.[ES] En este trabajo se presentan los resultados de la experiencia llevada a cabo en las prácticas de diversas asignaturas de Ingeniería Mecánica. El objetivo final es encontrar una metodología unificada enfocada a la adquisición y evaluación de la Competencia Transversal Instrumental Específica (CT13 en el proyecto institucional de la UPV).Se ha trabajado con dos tipos de prácticas: informáticas y de laboratorio. La instrumentación empleada en cada una de ellas tiene distinta naturaleza, mientras las primeras están enfocadas al manejo de un programa de cálculo numérico, en las segundas los estudiantes deben comprender el manejo y la finalidad de diversos equipos de medida experimental.En las prácticas informáticas los alumnos, tras un aprendizaje acompañado, deben ser capaces de realizar y justificar los pasos seguidos en la resolución de un problema numérico. En la evaluación se tiene en cuenta el nivel de adecuación de los pasos seguidos a lo largo del proceso. En las prácticas de laboratorio los alumnos deben demostrar la capacidad de seleccionar correctamente el equipo adecuado en función del parámetro a medir, así como definir la secuencia de tratamientos en el proceso experimental. La medida del nivel de adquisición de la CT13 se realiza con un cuestionario individual.Los autores agradecen la financiación recibida del Vicerrectorado de Estudios, Calidad y Acreditación, el Vicerrectorado de Recursos Digitales y Documentación (proyecto PIME B/19-20/165) y el Instituto de Ciencias de la Educación de la Universitat Politècnica de València (EICE INTEGRAL).Pedrosa Sanchez, AM.; Besa Gonzálvez, AJ.; Rupérez Moreno, MJ.; Sánchez Orgaz, EM.; Giner Navarro, J.; Martinez Sanchis, S.; Vila Tortosa, MP.... (2021). Experiencias y conclusiones en el desarrollo y validación de instrumentos de evaluación enfocados a la adquisición de la competencia transversal ‘CT13 Instrumental Específica’ en asignaturas de Ingeniería Mecánica. En IN-RED 2021: VII Congreso de Innovación Edicativa y Docencia en Red. Editorial Universitat Politècnica de València. 1521-1532. https://doi.org/10.4995/INRED2021.2021.13771OCS1521153

Comparación de los umbrales de fractura biomecánica de los tejidos de la cabeza humana mediante un modelo de elementos finitos

[ES] Anualmente se producen un gran número de muertes y discapacidades permanentes a consecuencia de traumatismos craneoencefálicos. Al no poderse realizar ensayos in vivo para conocer los mecanismos de desarrollo de estas lesiones, las simulaciones numéricas son una herramienta clave en el estudio de éstas. La precisión de los modelos numéricos depende en gran medida de la correcta definición de las ecuaciones constitutivas y de los modelos de daño. Sin embargo, en la literatura se encuentra gran dispersión en los modelos empleados, así como en los valores de las propiedades biomecánicas. Por tanto, el objetivo principal de esta investigación era realizar una revisión y comparación de los modelos y las propiedades empleadas en la literatura, mediante un nuevo modelo de elementos finitos (EF) calibrado con ensayos experimentales de cadáveres, para discernir aquellos que proporcionan una respuesta más cercana a los resultados empíricos. Los valores umbral del cráneo y del cuero cabelludo que conducen a la fractura han sido estudiados y seleccionados. Se ha observado que el hueso compacto es crítico en la fractura del cráneo pero que no es el único parámetro que influye en ésta.Los autores agradecen el apoyo financiero recibido del Ministerio de Economía y Competitividad y los Fondos FEDER a través del proyecto RTC-2015-3887-8. También se reconoce el apoyo de la Generalitat Valenciana a través del programa PROMETEO 2016/007Lozano-Mínguez, E.; Palomar-Toledano, M.; Rupérez Moreno, MJ.; Giner Maravilla, E. (2017). Comparación de los umbrales de fractura biomecánica de los tejidos de la cabeza humana mediante un modelo de elementos finitos. International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE). 720-733. http://hdl.handle.net/10251/180308S72073