球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟 |
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引用本文: | 郭泽荣,李晓禹,崔潇丹.球形爆炸冲击波正面作用下人体头部损伤规律的数值模拟[J].安全与环境学报,2023(7):2326-2333. |
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作者姓名: | 郭泽荣 李晓禹 崔潇丹 |
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作者单位: | 1. 北京理工大学机电学院;2. 北京市燃气集团有限责任公司 |
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摘 要: | 在军事行动、恐怖袭击和工业事故等爆炸事件中,爆炸冲击波引起的头部损伤已成为主要致伤形式之一。为了阐明冲击波损伤规律及头部承受冲击波损伤阈值,针对不同冲击波入射压力对人体颅脑不同部位的损伤规律进行了研究。建立了头部三维有限元模型,验证了其有效性。建立了冲击波-头部流固耦合模型,在大脑表面沿正中矢状面选取5个特征点,对头部分别在1 000 kPa、800 kPa、600 kPa、400 kPa、300 kPa、200 kPa、100 kPa和50 kPa入射冲击波作用下的损伤情况进行分析。在球形冲击波的作用下,颅骨分散冲击波,为脑组织提供防护;冠状面前侧的特征点受压,后侧特征点受拉;入射冲击波超压大于600 kPa时,距离爆源越近的特征点压力越大,距离爆源越远的特征点压力越小;造成颅脑组织80%严重损伤的入射冲击波超压临界值约为137 kPa。
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关 键 词: | 安全工程 冲击波 三维头部模型 颅脑损伤 流固耦合 爆炸载荷增强拉格朗日-欧拉耦合法(LBE-ALE) |
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