爆炸冲击波与人体胸部相互作用数值模拟
Abstract
通过建立爆炸冲击波与人体胸部相互作用的有限元模型, 对人体胸部中应力波的传播特性和胸部动态响应规律进行分析. 胸部正面的冲击波受到胸部表面的反射作用, 峰值最大; 胸部背面的冲击波由两侧绕射冲击波叠加而成, 峰值最小; 胸部两侧绕射冲击波峰值大小相近. 由于胸部材料波阻抗特性的差异, 肺部正面主要受到入射冲击波经肌肉和胸骨传播进入的压缩波作用; 肺部侧面受到胸骨变形运动产生的弱拉伸波和入射冲击波引起的强压缩波共同作用; 肺脏背面除了和侧面相类似的情况外, 还受到椎骨反射引起的压缩波作用. 胸部表面压力、胸部各组织压力以及胸部变形速度随爆炸冲击波的变化规律可以拟合为: <inline-formula id="INLINE1"><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>−</mml:mo><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, 式中, <italic>y</italic>为因变量, <italic>x</italic>为爆炸冲击波峰值超压, <italic>A</italic>和<italic>B</italic>为拟合常数.
