人体的耐冲击性与伤害标准

更新时间:2023-12-17 04:10:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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人体的耐冲击性与伤害标准

人体全身的耐冲击性研究 头部的耐冲击性和伤害标准 颈部的耐

冲击性 胸部的耐冲击性

车辆设计保护人体相关视频

交通事故中,大部分人伤害都是因人体受到外力冲击所致。人体对外力的冲击有一定的承受能力,但当外力超过一定限度时,人体便会受到伤害。在设计汽车安全构造时,应该了解人体耐冲击性,使得车辆总体结构、乘员保护装臵及车内构造物的设计安全合理,以保证人体受到的冲击力不会超过人体承受限度。

表示人体耐冲击性的物理量,一般采用加(减)速度、负荷、压力及位移(变形量)。特别是加速度,能准确地表示冲击大小的尺度,测量和数据处理也比较容易,负荷和位移往往用于表达骨折和挫伤的耐冲击性。由于人体各部位的构造、机能不同,耐冲击性也各不相同,这里主要说明实际撞车时多发性重度伤害的头部、胸部、颈部的伤害标准。

一、人体全身的耐冲击性研究

人体耐冲击性的研究,最初是由航天技术的需要发展起来的。根据当时的研究,人体全身的耐冲击能力有无伤、中伤、重伤三个区域,无

伤和中伤的界限可视为人体耐冲击界限,这一界限值随减速度作用时间的延长而降低。交通事故伤害是人体某个部位受到冲击,而不是全身受到均匀一致的冲击。因此,全身耐冲击能力对交通安全的实际意义不大,但这一成果对以后交通安全研究的发展却有很大的影响。

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二、头部的耐冲击性和伤害标准

在交通事故中,头部伤害是最重要的伤害形式。直线减速度作用下头部伤害界限按下式计算:

其中,GE为有效减速度,G(t)为减速度随时间变化的函数,T为减速度作用时间。显然,随着减速度作用时间的延长,安全界限降低,也就是伤害危险性增大。上述公式所示曲线是美国缅因州立大学于1960年提出的,所以又称WSTC曲线。

在WSTC曲线的基础上以几经修改,1971年美国运输部决定采用下述HIC计算公式作为头部伤害界限的基准:

式中:a——头部重心加速度,用重力加速度g的倍数表示; t2,t1——碰撞过程中所选择的两个时刻,它们应使上式计算结果达到最小值(秒)。

HIC=1000作为头部冲击伤害的安全界限,美国现行法定标准规定:时速为30英里(约合48km/h)的正面碰撞,其HIC值为1000。

这一安全界限已被美国联邦机动车安全标准(FMVSS)采用作为评价汽车安全措施的依据。据测定用IC值为1000时,发生恶性头骨骨折的概率相当于33%。我国的国家标准GBT11551-89《汽车乘员碰撞保护》也将此值作为防止乘员受伤的标准要求。

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三、颈部的耐冲击性

人体颈部的生理构造很复杂,即使受到轻微冲击,也可能造成伤害而产生严重后果。颈部的耐冲击性至今尚未完全明了。颈部向前及向后倾斜时的伤害界限约为60度左右,这一研究成果可用来指导汽车座椅靠背及安全枕的设计。

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四、胸部的耐冲击性

在交通事故中,驾驶员常因胸部与方向盘碰撞而受伤。为减轻事故中驾驶员的伤害,可将汽车的转向管柱作成安全转向管柱,这种转向柱受到大于某一界限值的压力时,长度会缩短,从而起到保护作用。为了确定界限压力的数值,就需要了解人体胸部的耐冲击特性。美国20世纪70年代初期的研究结果表明,胸部受到的冲击力如超过6.4KN,人体便会受到严重伤害,发生胸骨、肋骨骨折和心肺损伤。因此,可以此值作为胸部的耐冲击界限。

另外,对于人体其它部位,如腹部、腿部及足部、臀部等,欧美国家都有相应的伤害界限标准。

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乘员约束装置的保护原理

安全是乘车人最关心的问题。一方面,生产厂家制造的汽车本身必须是安全、可靠的,即所谓主动安全,这主要从制动、操纵稳定性等汽车自身的性能上采取措施;另一方面,万一发生撞车、翻车事故时,也要能对乘员加以足够的保护,减轻二次碰撞,使伤害降低到最低限度,即所谓被动安全。这主要从车身结构(吸收撞击能量)、内饰软化、乘员保护等方面采取措施。

1、二次碰撞

加速度(或减速度)是造成人体伤害的主要原因。当车辆发生碰撞时,车速会发生急剧变化,这称为第一次碰撞。由于车速发生急剧改变,车内乘员在惯性力作用下,将与车内结构物发生剧烈碰撞,并因此而受伤,这称为第二次碰撞。汽车在第一次碰撞中的加(减)速度越大,车内乘员第二次碰撞的加(减)速度也越大,乘员的伤害也越严重。如以60km/h车速进行碰撞试验,一个体重75kg的人可产生3吨的冲力。

乘员的伤害值可用乘员各部分产生的减速度来表示,乘员的减速度以车辆碰撞时刻为起点,随着碰撞后时间的延长而变大,通常在二次碰撞发生时达到峰值。乘员约束装臵的作用就是为防止二次碰撞的发生,同时将减速度限制在乘员所能忍受的范围之内。

2、乘员下沉

安全带作为基本的乘员保护装臵,之所以能起到保护作用,是因为在高减速过程中,由于安全带的约束作用,将产生一种“乘员下沉现象”,利用安全带吸收乘员的动能。假定乘员质量为M,因安全带使乘员获得的减速度为C,减速中车体的速度为V(t),则利用“乘员下沉”所吸收的能量为:

设撞车前汽车的速度为V0,则乘员所具有的能量为:

因此,安全带起作用时的能量吸收率为:

由公式看出,获得一个较高而安全的减速度,是安全带起保护作用的根本原因。

措施1--使用安全带

安全带的种类 安全带的组成部分 安全带的效果

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安全带是一种将乘员柔性地固定在汽车座椅上的安全装臵。在汽车紧急制动或碰撞发生时,能防止或减轻乘员所受伤害。

公安部规定自1993年7月1日起,上路行驶的小型客车和前排座乘车人必须使用安全带。这是因为小型车辆的行驶速度一般较高,自身质量较小,同时汽车的刚度、强度也较低,即使未发生撞车事故但采取了紧急制动,乘员也会由于惯性而发生二次碰撞。一旦发生了撞车事故,车辆往往在极短时间内由高速运动状态变为静止状态,巨大的惯性使得乘员无法自控,导致身体受到致命撞击。有时乘员甚至还会撞碎挡风玻璃飞出车外,与前方障碍物再次相撞。如果拥有安全带的保护,乘员将得到一个比较安全的减速度值,限制其向前移动的距离,防止乘员受到二次碰撞,对保护乘员的头部、面部、胸腹部都有明显作用。在车辆发生翻滚时,还可以保护乘员不致被甩出车外。

1、安全带的种类 安全带一般分为:

(1)两点式

一般称为腰带或大腿带,是应用范围最广的基本型。但撞车时不能充分保护上半身,故单独使用时不理想。由于对防止乘员甩出车外的效果很好,主要在后排座椅上使用。

(2)斜式

也叫肩带,欧洲各国用得较多。发生撞车事故时,下半身会朝前钻,导致小腿受伤,因此需要在仪表板下侧加设膝垫。斜式也可视为两点式。

(3)三点式

是腰带和肩带的组合,乘员保护性能优良,实用性高,是目前最常用的形式,而且多半是使肩带和腰带连为一体,三个固定点中的一个点是共用的。

(4)背带式

对乘员保护好,但佩戴麻烦,主要用于对儿童的保护。

以上是按固定点区分的,如从使用方式看,除乘员自己动手佩戴的主动式安全带之外,还有无需乘员动手的被动式或自动式安全带。这种安全带肩带的一端固定在座椅上,另一端固定在车门上,打开车门,乘员可以自由出入,坐进车内关上车门后乘员就被束缚起来。之所以设臵自动式安全带,就是要强制乘员处于被保护的状态,以免出现有安全带而不能自觉使用的现象。

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2.安全带的组成部分

安全带组成一般由织带、带扣锁、调节件、卷收器和预张器等组成。 (1)织带

指安全带组成中把乘员约束在座椅上的柔性带状物,分为腰带、肩带和连续带三种。常用尼龙丝、聚酞胺丝、聚酯丝等合成纤维织成,宽约50mm,厚约1.5mm,合成纤维经过热处理,具有一定的强度和延伸率,其抗拉强度不得低于下表。

安全带的抗拉强度数值表

类别 拉抗强度(N) 腰带 26700 肩带 17700 腰肩连续带 22300 另外,还应满足耐低温、耐高温、耐光、耐湿、耐磨、染色坚固等多方面的要求。

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(2)带扣锁

指既能把乘员约束在安全带内,又能快速解脱的连接装臵。带扣锁必须结合牢靠,而且耐热、耐腐蚀、耐久省力。因此,对带扣锁开启按

钮的尺寸、开启力、耐久性等均有要求。如安全带上有667+39N载荷时,带扣锁的开启力应不得大于137N。

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(3)调节件

指用于调节织带使用长度的部件,其调节力不得大于49N。

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(4)卷收器

指安全带组成中用于收卷、贮存部分或全部织带,井在增加某些机构后起特定作用的装臵。

卷收器的作用是在平时不用时将织带收藏起来,在使用时拉出即可,无需调节织带长度,乘员活动自如。发生碰撞事故时,又能锁住织带,以防止乘员因过分前冲而受伤。

卷收器分为自锁式卷收器(ALR)和紧急锁止式卷收器(ELR)。 自锁式卷收器可自由地将织带拉出,一旦将织带拉到所需长度之后即自动锁紧。如果在拉出过程即使尚未达到所需长度而中途停顿,也会被自动锁紧,只能使其缩回重拉。因此,使用不大方便且带子的束缚力较大,舒适感差,通常用于腰带。

紧急锁止卷收器在汽车正常行状态下,织带随乘员需要自由伸缩,但当汽车速度急骤变化时,其锁止机构锁止并保持束紧力,使紧急锁止起作用的传感方式有三种:感受织带拉出加速度的、感受汽车加速度的和两者兼而有之的。

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(5)预张器

这是在紧急锁止卷收器之外单独设臵的安全带张紧装臵。发生撞车事故时,它能在乘员前冲之前,预先锁住并张紧安全带,使织带更快的与乘员贴紧,以提高束缚效果。预张器弥补了紧急锁止卷收器的不足,是重大事故发生时保护乘员的有效手段。

预张器由传感器、张紧装臵、自诊装臵等组成。如日本日产公司的CEDRIC牌轿车上使用的预张器,当汽车以50Km/h的速度发生正面碰撞时,在15/1000sec内开始工作,至21/1000sec时,张紧、防逆转等一系列动作已经完成。即在乘员前冲之前,已被牢固地束缚在座椅上了。预张器只能用一次,事故过后修车时必须予以更换。

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3.安全带的效果

安全带装臵结构简单、成本低、减轻乘员事故伤害的效果大,是现代汽车上广泛使用的安全装臵。许多国家包括我国都以法律的形式规定

安全带是汽车必备的安全装臵,并规定车内前排乘员在行车中必须系好安全带。

下图是瑞典对约2900起事故的调查,统计资料表明,不使用安全带的乘员在20Km/h的撞车速度时即会发生死亡事故,而如果使用三点式安全带,在95Km/h以下的撞车速度时没有死亡事故,也没有甩出车外的事故。可见安全带对降低死亡率和减轻伤害程度是非常有效的。

使用安全带与否比较图

联邦德国汽车交通保险公司对15,000起有乘员伤亡的轿车碰撞事故的分析结果表明,使用安全带能够很大程度上减轻乘员的受伤危险。按照AIS(简略受伤分类)确定的轻度和中度级别的头部受伤,驾驶员和前座乘员大约可减少75%,胸部和腹部受中等程度的重伤可以减少

20~60%,胳膊和腿受伤的概率大约能减少60%,颈脊骨遭受严重损伤的危险性也大大减小。

在我国由于规定使用安全带的时间不长,很多驾驶员不了解安全带的安全作用,没有养成自觉佩戴的习惯,再加上部分安全带不符合标准,车辆管理部门对安全带的安装使用缺乏有效的管理,造成一些不该出现的事故损失。强化安全带使用的规定,应该采取下列措施:

控制安全带的选型与安装,并列入车辆安全检查项目之中;

强化安全带的佩戴管理;

把安全带的使用作为考评驾驶员的依据之一等。

行驶速度为30km/h车碰撞过程中,驾驶员未佩带安全带、佩带腰部安全带(腰带)和三点式安全带三种情况下的运动姿态模拟

措施2--使用安全气囊

安全气囊的组成部分 气囊的可靠性设计

安全气囊是在汽车撞车或遇到障碍受到猛烈撞击时,装在乘员前面的一种自行充气的装臵,其作用是防止乘员在碰撞中与转向盘、仪表板等车内结构物接触,从而避免因二次碰撞而受伤,它对保护前排乘员的头部和脸部是非常有效的。

对安全气囊的设计要求如下:在极短时间内使气囊膨胀展开,气囊的初期内压要超过一定数值;气囊的形状与乘员的接触面积尽可能大;设臵排气机构,压入时气体从气囊逸出,以防止内压的过度上升,产生乘员回跳,减轻背部和颈部的负荷。

1.安全气囊的组成部分

安全气囊由传感器、气体发生器、囊体、自诊装臵组成。具体结构也因车型和厂家而异,下面介绍的是本田公司Legend轿车上助手席用的气囊。

(1)传感器

与安全带预张器的传感器合用。该传感器的电信号既触发预张器的火药加热器,也触发气囊气体发生器的电点火装臵。在作用时间上,预张器先将乘员束缚住,待乘员的头再向前冲时,刚好被气囊托住。

(2)气体发生器

气体发生器为一圆筒形铝容器,内装电点火装臵和氮气发生剂(氮化纳)。传感器的电信号触发点火装臵,使氮化钠发生反应产生氮气。氮气经过滤、冷却后通过容器上的孔充人囊体。

(3)囊体

囊体由涂橡胶的尼龙布制成,容量约为150升,安装在仪表板内的隔腔上半部。充气后,囊体顶开与仪表板平齐的盖板,沿前风挡玻璃自下而上再向下展开,而在达到125/1000sec时,囊内的气体又排空了,以减轻充气的囊体对乘员的冲击。人眨一下眼睛的时间约为

200/1000sec,所以比一眨眼的功夫还快,气囊的保护作用已经完成。

(4)自诊装臵

应尽量简化结构,提高可靠性。

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2,气囊的可靠性设计

气囊的动作必须绝对可靠,随着撞车速度的加快,动作时间也要加快。需要时必须动作,对不必要使用的低速撞车、侧面撞车、追尾撞车以及非撞车产生的振动不动作。

(1)提高重要电路的可靠性

除在重要回路的组成部分上采用可靠性高的设计之外,还设置了备用电源和弥补电池压降的升压回路。

(2)组成部分的可靠性

在传感器的连接件上采用镀金接点,以提高导电可靠性。接点为二重舌片式。传感器本身被密封在金属容器内而且充满清注气体,以提高防锈效果。连线线束上采用双层被覆,以保证准确无误地连接。对于气体发生器,彻底实行质量管理和重量管理,装气体发生剂前后的重量,由计算机进行管理,以杜绝零件漏装或装药不准。最后还要用氦气进行密封性检查。

气囊只能用一次,事故过后修车时必须予以更换。

安全气囊对乘员头部和胸部的保护作用优于安全带,对大腿部的保护则不如安全带。安全气囊的另一优点是使用方便,不需乘员自己动手。但由于存在可靠性及成本等方面的问题,只有部分汽车安装气囊装臵,一般认为使用三点式安全带的成本效益比是最好的。

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流吹袭致伤率达100%。随着我国新歼飞机弹射速度和救生性能的提高,现有的研究水平和标准既不适应也不能满足目前我国航空救生水平发展的需要,尤其是不适应新歼飞机现有的救生水平的需要。因此研究高速气流吹袭生理耐限和相应的防护措施是目前航空弹射救生中的重要研究内容。本课题研究人上肢有/无防护时对高速气流吹袭的耐受限度,为今后战斗机飞行员弹射救生装备的研制、鉴定、验收提供试验依据。 方 法 飞行员上肢侧向抗拉耐力研究 自行设计拉力装置模拟气流吹袭侧力,测量了126名飞行员上肢侧向脱手力耐限[6]。获得了飞行员右手拉中央环姿态脱手时手上拉力95%置信范围 537.975~602.399 N,平均值570.187 N,最小值 245 N;前臂拉力95%置信范围 933.876~1 007.282 N,平均值 970.5788 N, 最小值467.66 N。 人尸上肢和活猴前肢对模拟冲击载荷耐受限度的研究 研究上肢在防护下对模拟气动载荷的耐受限度。由于不能使用真人作被试者,故用人尸体上肢和活猴作为代用品。使用撞击试验机模拟气动载荷,对17具带肩胛骨、肩关节、锁骨的完整人尸上肢和7只活猴前肢进行挡臂板和限臂网2种防护状态的冲击试验[7]。试验标本用牙托粉将肩胛骨包封在一个特制盒子里,使肩关节正常活动不受影响,并以试验状态固定在试验架上。对上臂和前臂冲击时,上肢以外旋极限位自然下垂,模拟脱手后最危险状态。为观察上肢冲后功能活动情况,又用7只成年活猴,重复上述试验。试验前、后测量尺神经传导速度。活猴留养3 d。人尸标本和活猴最后均进行解剖判断损伤。实验获得了冲击力与人尸上肢、活猴前肢损伤的关系。 人尸肘关节生物力学特性试验研究 对年龄20~30岁-18 ℃下冷冻储藏1个月的10例正常男性新鲜尸体在NJ50B型扭转试验机上进行肘关节扭转试验,试验模拟人脱手后上肢在气流吹袭下外旋甩打状态;在SWD10型电子万能材料试验机上进行肘关节弯曲试验,试验模拟人脱手后上肢在气流吹袭下后伸甩打状态。试验获得了一系列人尸肘关节生物力学参数以及载荷与变形、载荷与损伤关系[8]。 1/5人椅模型跨超声速风洞实验 研究上肢对高速气流吹袭的速度耐限,必须了解上肢气动力特性。为此在29基地FL24 风洞中完成了1/5 人椅模型跨超声速风洞试验[9],研究了抬腿和不抬腿2种姿态下有/无防护(加挡臂板、导流板、防护网等)时飞行员前臂、上臂、上肢受力情况。试验 M=0.4~2.0,α= 5°~30°,β= 0°~90°。得出了上肢各部的气动力系数,为确定上肢气流吹袭速度耐限提供了数据。1/5人椅实验模型及安装状态见图1。 结 果 人尸体损伤程度分级并过渡到人体 本项研究用新鲜人尸进行试验可明确判断出骨骼、韧带、肌肉等组织在结构上解剖可见的损伤,但无法判断出血、神经麻痹、疼痛和功能活动及进行损伤程度分级。关节生物力学载荷与变形关系曲线不仅表达了载荷与变形的关系,而且也表达了外力所致关节损伤的历程[10]。随着载荷增加,变形越大,损伤越严重,说明关节生物力学特性曲线上的特征点应与临床表现有对应关系。本研究利用人尸体肘关节生物力学试验所获得的生物力学特性曲线和人尸体上肢冲击试验结果进行综合分析,以求得损伤程度分级与冲击力的关系,将人尸体的结果过渡到人体。图2给出了本次试验获得的人尸肘关节生物力学特性曲线。经过对曲线的斜率分析,图中的1、3点是斜率的突变点,表达了组织纤维变形的阶段。图中1点是载荷变形曲线的粘弹性阶段,对应的临床表现是关节日常生活的正常活动生理范围,属无伤;图中2点为对应载荷与变形关系曲线上强度下降50%的点(1-4点间长度的1/2),1-2点间对应曲线拟线性段,组织中有少许纤维断裂,临床表现是有轻度疼痛伴组织少量内出血,属微伤;2-3点间组织纤维部分断裂,对应临床表现是感到明显疼痛,关节完整但有轻度不稳,属临床中伤。图中3点即屈服点,3-4点间组织纤维发生屈服变形,开始发生断裂,对应临床表现是剧痛,关节不稳,属重伤;第4点为应力最高点,即最大强度点,组织纤维崩溃,对应临床关节有不正常运动范围,并已失去负荷能力,属危重伤。将尸体上肢冲击试验重伤的冲击力平均值1.805 kN与第4点对应,按照1,2,3点在曲线上和4点间的比例关系,可计算出人上肢冲击的无伤限、微伤限、中伤限、重伤限、危重伤限的冲击力范围,描绘在图2中,图中A—无伤(<0.602 kN),B—微伤(<0.602~1.204 kN),C—中伤(<1.204~1.579 kN),D—重伤(<1.579~1.805 kN)。对应的临床表现见表1。表2、表3列出了人尸、活猴上肢冲击损伤与冲击力的关系,对上述得出的损伤分级与冲击力关系的可靠性进行了验证。表2、表3结果表明,在冲击力(0.602±1.204)kN范围内,有2具人尸标本和4只活猴数据。尸体标本未见损伤。4只猴有 2只不愿用被试前肢抢夺食物,表明有疼痛感,这与微伤标准相符。在冲击力(1.204±1.579)kN范围内,有4具人尸和5只活猴数据。3具人尸没发现损伤,1具出现肱尺关节囊横向小裂口。猴有4只冲击后挣扎,握物无力,不愿用被试验的前肢拿东西,冲头接触区有皮下瘀血现象,表明猴有明显疼痛感,对前肢活动有轻微影响,这与中伤标准相符。冲击力(1.579±1.805)kN范围内,有6具人尸和1只活猴数据。6具人尸中1例没有肘关节囊损伤,5例有肘关节囊损伤并伴尺骨鹰咀软骨撕脱。1只猴受冲击后尖叫,呲牙咧嘴表情痛苦,说明有剧痛,握物无力,不拿东西,说明被试前肢活动功能已受影响,同时还发生尺骨鹰咀皮下出血现象,这与重伤标准相符。表1 限臂板防护下人体前臂冲击损伤程度分级(略)表2 挡臂板防护下冲击载荷与活猴前肘损伤的关系(略)表3 挡臂板约束下人尸前臂冲击试验结果(略) 人上肢耐受高速气流吹袭速度耐限 速度耐限是人上肢受到气动力达到生理耐限时的当量空速,使用的公式是本研究导出的气动阻力和气动侧力公式[9]。气动阻力一般表示为:D = S·CD·q , q = 0.5·ρ V2(1)式中:S—人上肢参考面积;CD—人上肢气动阻力系数;q—气流动压, kgf/m2;ρ—气流密度,kg/m3;V—气流速度, m/s 。在航空医学中,动压q 进行压缩性修正后为qC , 这时气动阻力D可表为:D= CL·S·qC(2)式中:CL—人上肢低速不可压流的阻力系数, 为常数。qC 的表达式为:M≤1qc=P1+γ-12M2γγ-1-1+32·γγ+1M(21ε+2)·f(ε)(3)M≥1qc=P2γγ+1M2-γ-1γ+1-1γ-1·γ+12M2γγ-1- 2γγ+1M2-γ-1γ+1+2γγ+1M2·1-1M2·1+γ-12M2γM2-γ-1235ε2+1.4M5+0.41.4M5+1f(ε)(4)式中M─马赫数;qc─ 压缩性修正后的气流动压;P─ 自由流静压;γ─ 等熵指数(对空气γ=1.4);ε,f(ε)─ 上肢/上臂阻力系数计算参数。 气动升力或气动侧力一般用下式表示:D=S·Cy·q,或D=S·Cz·q, q =0.5·ρ V 2(5)式中CY ,Cz─人上肢气动升力和侧力系数。经计算分析,Cy, Cz 可用下式表示:Cy = TA + TB·MTc·eTD·M,CZ = PA + PB·MPc·ePD·M(6)式中TA、TB、TC、TD ──升力系数根据本研究的风洞试验数据计算获得的。按照上述的公式,阻力脱手速度耐限无防护时按GJB 56888的生理耐限数据1.942 kN进行计算;36座椅挡板内压力0.392 kN考虑;有挡臂板防护时考虑了挡臂板内压力,按前苏联K侧力脱手速度耐限根据126名飞行员中最低的上肢侧向抗拉耐力0.245 kN计算。计算表明,上肢高速气流吹袭侧力脱手速度耐限大于阻力脱手速度耐限,这说明上肢在阻力作用下易于脱手。上肢一旦脱手,有挡臂板防护时前臂若处于外旋位易损伤。损伤生理耐限根据前臂无伤限0.602 kN, 微伤限0.602~1.204 kN计算。仅以α=17°,β=0°和 α=22° , β=0°为例。 讨 论 冷冻尸体实验数据的应用价值 冲击创伤的实验研究带有很大危险性,尸体和动物已成为常用代用品。对尸体试件来说,尸体标本通常是冷冻的, 冷冻贮藏对组织结构和力学性质的影响是关系到能否将尸体结果应用到人体的问题。冷冻对组织力学特性的影响国外已有报导[11]。试验证明在-20 ℃以下存贮3个月的兔子断肢的骨-韧带-骨联合体生物力学特性参数与新鲜不冷冻的没有显著区别;在 -18 ℃下存贮5~60 d的人前叉韧带仅刚度有微小增加;在4 ℃下存贮1夜或-80 ℃下冷冻3~5周,猴前叉韧带结构和力学性质没有很大区别。而研究者一致认为对力学特性起关键作用的是冷冻前要特别注意保护试件免于脱水。韧带的贮藏应适当留下肌肉与关节周围的结缔组织,每一试件都要密封在塑料袋中。本次试验标本是人死亡2 h内取下整肢, 用塑料袋密封在-20℃下冰箱储存,标本均在2个月内完成试验。根据国外研究报导,可认为本次试验冷冻储藏的尸体标本力学性质与新鲜标本无显著差别。因此用此标本获得的试验数据是有价值的,其中发生的骨骼、韧带在解剖上可见的损伤可以直接运用到人体。 服装的影响 1/5人椅模型跨超声速风洞试验的模型为裸体模型,未模拟服装影响。现据我们在 FL06 风洞中完成的1/10 人椅模型跨超声速风洞试验结果,分析服装对人上肢气动阻力的影响。该试验是用模型上肢穿皮袖套来模拟服装影响。经分析计算,用K表示穿衣与不穿

衣气动力比值,是M数函数,其表达式为(7)式,均方根误差为 0.006452。K=1.268 - 0.165356·M(0.6238303·M-3.66) (7)低速时K=1.268,这与文献[12,13] 报道的穿衣比不穿衣大25%一致。 机械冲击加载模拟气流吹袭作用的力学根据 由理论力学知道,作用于刚体的力根据力平移定理可以平移到另一点而不改变对刚体的作用,但需增加一附加力偶。一般作用于刚体的力不是一个力而是一群力,称为力系。将力系中的力向某一点简化可得一个主矢量和一个主矩,主矢量就是这个力系的合力,它与简化点位置无关,而主矩则与简化点的位置有关。使主矩等于零的简化点通过力系合力的作用线。由于人体主要是通过骨骼来承受气动力,我们可以认为上肢承受气动力作用后,它的变形和位移与上肢的尺寸比起来都很小。根据弹性力学小变形和小位移基本假设,这时可把上肢当作刚体来处理。不管什么样的力,只要它们的大小和方向一样,则对物体的作用都是一样的。本课题用机械力模拟了气动力的大小、方向和作用时间,二者对上肢的作用将是一样的。国外已用这种模拟方法来研究弹射乘员遭受到高速气流吹袭的伤害[14,15]。 小 结 本项研究涉及医学和工程多种学科,技术难度大。研究者在大量试验和研究基础上获得了如下主要结果:1)获得了人上肢有/无防护时对高速气流吹袭的速度耐限;2)建立了通过活猴、人尸及生物力学特性曲线综合分析进行人上肢冲击损伤分级并过渡到人体的新方法;3)为高性能战斗机弹射救生生理要求及弹射救生装备的研制、鉴定、验收提供了试验依据。 【参考文献】 [1]Cummings RJ. Invesgation of aircrew protection during emergency escape at dynamic preessures up to 1600Q[R]. AD A117552,1990. [2]LI Rui. Review and prospect of aircrew eject escape technology[J]. International Aviation, 2003,(9): 72 [3]Delgado RC. Limb flail injuries in USAF ejection 1979~1985[C]. In:Proceedings of the Safe 24th Annual Symposium,San Antonio Texas,1986 [4]Sandstedt P. Experiences of rocket seat eject[J]. Aviat Space Envior Med, 1989,60(4): 367 [5]Every MG. A summary of navy air combat escape and survival[R].ADA35913,1997. [6]WU Guirong,ZHANG Yunran,TONG Bolun,et al. Side tensile tolerance of pilot upper limb [J]. Renlei Ergonomic, 1996,2(2):33 [7]WU Guirong, ZHANG Yunran, LIU Bingkun,et al. Tolerance limit of human upper extremity with restraint plat on eject seat to simulated aerodynamic loads[J]. Space Medicine & Medical Engineering, 1997,1(10): 39 [8]LIU Bingkun,WU Guirong ,ZHANG Yunran,et al. Tolerance of human and rhesus monkey elbow joint[J]. Space Medicine & Medical Engineering, 1997,10(2): 93 96 43 37 373 75. [9]ZHANG Yunran ,WU Guirong. Aerodynamic characteristic of crewman’s arms during windblast[J]. Space Medicine & Medical Engineering, 2003,16(5): 34 [10]HAN Yixiong. Biomechanics of the Musculo[M].Taibei:Huaxing,1965.131 [11]Grood EG, Noyes FR. Knee flail design limits : background, experimentation and design criteria[R]. AD [12]Payne PR,Hawker FW,Euler AJ,et al. Stability limb dislodgement force measurements with the F6. [13]ZHANG Yunran,WU Guirong. Calculation of dynamic presure on aircrew ejection system[J [14]Ali EE. Long bone and joint response to mechanical loading[R]. AD1982. [15]Keller JR. A normative data study of isometric neck strength in healthy, adult, males ages 1835[R]. ADA224642, 1990. A111551, Space Medicine & Medical Engineering, 1994,7 (1):1521 105 and Aces11 ejection seats[R].AMRLTR75A062384. 134 skeletal System38

警员个人防护装备的实效性研究

来源:广州卫富科技开发有限公司 点击数: 646 发布时间:2007年09月10日

警员(个人)防护装备通常应是一种耐用品,即是可以多次、反复使用的产品。首先必需明确:对于不同的防护产品,“使用”的概念是不同的,通常是指在执行需要进行个人防护的警务活动时的穿用。但在各种警务活动中,防护产品所受的损伤程度各不相同。因此,多次、反复使用也有不同的含义。如防暴盔甲服,它每次使用都有可能受到机械力的冲击,若冲击力不超过产品的限值,则还可以继续使用,但对排爆服或防弹衣却不同,它们可以多次的穿用去执行任务,若在任务中没有受爆炸或弹丸的直接冲击,产品可以继续使用,若受到直接的冲击,原则上不能继续使用,或必需经过安全评价后再决定是否可继续使用。 以上的论述主要是强调对防护产品的时效性要有一个标准、科学的定义。时效性通常是指产品在正常使用且没有受到超过限值冲击的条件下产品的寿命。而界定寿命的标准可以是产品防护能力降低到限值的一半(50%),或低于产品的安全性限值。选择哪一种标准视产品的性质而定,产品标准中规定有安全性限值的,取后者,如防弹服规定了穿透性能指标。若产品没有规定极限值指标的,如防爆盾牌,则可取后者。

警员防护装备既然是一种耐用品,就要有时效性的要求。因此,对其时效性的研究十分重要,它涉及产品设计、加工、使用、存贮、维护及报废等各个环节,以及装备使用过程中的维护,产品存贮时的条件和产品失效性的评价等一系列过程,其中尤以设计是最基础的前提和最根本的保障。

警员防护产品生产厂家的产品设计是保证产品时效性(能满足业务要求)的关键,产品设计一定要提出时效性和设计目标,要有具体的量化指标。为了保证产品的时效性,广州卫富科技开发公司积极开展警员个人装备的时效性研究,并在理论引和实践上取得成效。 要满足产品的时效性要求,主要应从以下几方面加以考虑: 一、基本材料的选择

一个产品的防护性能和时效性是由其基本材料所决定的。这是产品设计的基础,因此在材料选择和新材料研制时,要进行材料失效机理的分析和研究,一定要在防护性能和时效性上做“同向”的选择,或进行合理的折衷。卫富牌防暴盔甲服的硬甲聚碳酸酯(PC)改性材料就收到了很好的效果。PC是一种综合性能良好的双酚A聚碳酸酯,属热塑性工程塑料,可加热塑化而方便的加工成型,其大分子中同时含有刚性及柔性结构成分,使材料具有刚、

柔结合的特点。刚硬而有韧性,具有突出的高抗冲性。它的弹性模量高,且受温度影响小,不易变形,其断裂伸长可达50%-100%,难断裂且韧,能把所受到的外力扩散到较大的体积来承受。它具有高度尺寸稳定性和很宽的使用温度范围(在-50℃—120℃之间可长期使用,非受力状态下可高达140℃),耐日光、雨水和气温剧烈的变化性能好,可满足盔甲服的质量和时效性的要求。在基本材料的选择后还要根据它的特点采用辅助材料来提高它的时效性,如加处防护、加内衬等。这些辅助材料和加强方法的目的是尽可能地在使用过程中减小产品基本材料受到污染,避免或减轻辐射、潮热、压力等对产品时效性的影响。 二、产品的应用特点和环境

不同的防护产品应用的环境和使用的特点不同,有频用型,也有偶用型,有的产品一般不受机械力的冲击,有的则每次使用都有可能受到冲击。比如防暴服就属于频用型,且会经常受到机械力的冲击,而排爆服则属偶用型,一般不会受到机械力的冲击。不同产品对时效性的考虑也不同,前者要求应比后者短。应用环境是一个重要的考虑因素,卫富牌防暴服采用的材料就是基于这个考量,在盔甲的组织结构上,采用多层的复合结构,以达到最佳的防护效果。其中硬甲由高强度、高抗冲、耐化学药品性好的高分子材料制成,它用于直接承受和化解外力的冲击,将机械力冲击的动能吸收、扩散以至减弱到人体可以承受的程度以下,具有优异的防护性能。而在盔甲层和衬里层之间加入闭孔性橡塑弹性体,它使人体与硬甲实现弹性软接触,也可进一步吸收、减弱冲击能量和起减震作用,提高舒适度。此外,硬甲除了防护性能上的优势外,还与人体形成一定的透气散热空间,可改善“服装内气候”条件,减少闷热感,提高穿用者的舒适度,同时减少人体排汗对防暴服的污染。

三、产品的可维护性

产品在使用一定时间后,一定要进行维护,这不仅是卫生的基本要求,也是提高产品时效性的方法。因此,在材料选择上还应考虑其本身是否可进行常规的清洁和整理。产品的可维护性与产品的结构设计密切相关,好的结构设计便于穿着、使用,也便于分解整理和维护。卫富牌防爆盔甲服是由多块形状不同,与人体各部位形态互相配合的模板组合而成,其松紧程度可用各种搭扣进行自由调节,穿着方便、装卸自由。由于选项用的材料及其组织均具有耐水洗性,因此盔甲服使用之后可以卸下进行分解,加以洗涤,除去汗渍及其它污染物,使产品具有优良的可维护性。 四、产品的加工工艺

加工工艺是产品时效性的重要保障条件之一,必需做到加工的环境不对产品产生损害和污染,做到加工过程不导致材料时效性的降低,卫富科技开发公司在防暴服加工时在硬甲的成型和加工工艺上具有独到之处,采取了特别的消除内应力的措施,有效地避免了应力的产生,使盔甲不出现易疲劳点而导致应力开裂,从而保证构件具有优良的抗冲击性,又保证了产品的一致性和时效性。

五、产品使用过程中的保管和维护

产品的保管和维护是保证其时效性的重要环节,因此要求厂家在产品说明书中应清楚表明易引起产品时效性下降的各种因素,例如聚碳酸酯怕某些化学溶剂,如汽油等,在保存时应予以注意。要规定必要的保管、存贮条件及维护方法和周期,警员防护产品的维护最好在专业部门或原厂家进行,当产品受到强烈冲击后需要进行有效性的评价时,一定要由专业部门给出客观的测试,而不可随意主观的判断。

六、建立完善的产品标准(包括时效性指标)和失效评价标准

这是警员防护产品质量管理和时效性控制的重要一环,要加强同类产品历史数据的分析和统计工作,要开展对在用产品和报废产品的时效性实验,通过这些细致、基础的工作找出规律性的东西来。这项工作很重要,分析数据的偏差会误导产品设计工作,导致不良的后果或造成经济损失。

要建立适当的科研环境和试验条件,由于警员防护产品的生产厂家主要是加工型企业,大多都不从事基础材料开发和生产。因此,需要主管部门统一规划,并适当投入,选择有条件的单位建立相应的测试机构,有了这种环境和条件,产品时效性研究、标准的制定和评价工作才可能步入科学的轨道,这要有各个部门(管理、科研、生产、使用)配合协力来完成。 卫富牌防爆服从生产、检验、出厂等均严格按照ISO9001∶2000质量管理体系执行,并于2001年取得英国NQA颁发的国际质量管理体系认证书,产品的质量得到可靠的保证,公司向来重视科技研发工作,已获得国家专利2项。到目前为止,卫富牌防爆服在全国20多个省、市、自治区装备了250多个防爆警察队伍,还随我国第一支执行维和任务的防暴队远赴海地,受到联合国官员的好评,产品还远销以色列、伊拉克、厄瓜多尔、泰国和北非警察局,深受用户欢迎。广州卫富将进一步努力在警用防护技术领域中加强研究开发,不断创新,推出高质量的警员个人防护装备,为建设和谐安定社会,制止暴力活动,保护人民生命的安全作出应有的贡献。

2008-07-13 | G力

G 是相关于重力加速度的作用力的计量名称,这意味着5g作用于1kg的物体上,使得物体的重量在那一刻达到5kg。以5g的重力加速度举起一个物体相当于以1g的重力加速度举起物体,同样的动作重复5次才能达到要求。

一级方程式赛车的加速能力以及在高速状态下的刹车,过弯表现对于民用汽车来说简直是不可思议。当赛车在行驶中,至少有一种作用力始终作用于车手。相比较于战斗机飞行员所受到的G力水平而言,当车手加速时,他受到的G力可能有3g,当他刹车时,可能达到6g,过弯时有可能是4g。举些实际生活中的例子深入分析,当民用车紧急制动时车辆的加速度最多可能也就1g,驾驶员身体的每个部分可能会经受6倍于自身体重的压迫力。驾驶者的身体要被紧紧地捆绑住,因为刹车时,如果驾驶者没有系上安全带,在强大的惯性作用下,驾驶者可能就会被抛出车外。根据一些车手对G力亲身体验,他们觉得G力相当强大,它足以使车手的眼泪从眼睛里被抛洒出来,然后溅到头盔的内表面。假使人体的脑袋重5kg,车手的头盔重1.25kg,这样总计重量约6.25kg,当车手在Monza赛道的一个弯角前刹车时,车手的脖颈将承受超过37.5kg的冲击力,同样在长的高速弯角,就像菱鹿赛道经常发生事故的著名的 130R弯,那儿会有很强的离心力,车手会受到侧向冲击力,这时车手会感觉自己的脑袋很沉,冲击力大约为25kg.但是并不是只有车手的脖颈承受了G力的冲击,车手整个身体都将承受G力的考验,几倍于自身体重的压迫力。举个例子,如果所有的压迫力都作用于腿部时,车手必须“极其精确”地把握对油门及刹车踏板的控制,特别是在雨天。(巨大作用力下,大脑对身体各部位的控制有可能出现偏差,在雨天尤其危险,所以车手尽量做到“精确”操控赛车。)

但是车手所要应付的并不只是G力本身,它所带来的麻烦还有很多,诸如大的G力会改变血液在体内的正常循环状态,使得人体某些部位出现短暂缺氧,这会导致车手的视觉发生轻微的模糊,这就好像没有比油喷洒在头盔上更为糟糕的了,车手还要应对赛道上的颠簸,而且车手清楚自己赛车的缓冲避震器的上下行程在4cm左右,这样赛车有震动,车手就会感觉到,并且想办法应付(赛车的震动也会影响车手的视线)。在赛道的某些赛段,车手会改变走线,以避免由于非常大的震动所带来的影响身体的痛苦颠簸。当车手在上坡路段爬坡上升时,也有一个作用力影响车手,这种作用力会压迫车手脊椎,并且随着坡度的上升,加剧疼痛。大的G力对安全性来说是有巨大破坏力的。长时间的承受侧向冲击力是很危险的,已有很多案列可以证明这点,车手们抱怨他们在比赛中反复受到5g的冲击力使得他们头昏眼花,这样对于设计赛道来说也很重要,提供很好的参考建议,使得车手膨胀的胸部和被压迫的颈椎能承受恰当的G力,同样可以减轻对动脉血管的挤压以及在大G力的弯角保持大脑的血液稳定流动。

即使是很慢的汽车,通过方向盘也能让你感受到G力的存在。赛车手高速过弯时,尽力把持住方向盘,使它保持稳定状态,在崎岖不平的路面尤其要保持方向盘的稳定,这样,赛车的行驶会让人感觉“轻松自如”,车手坐在让人难以理解的狭窄紧凑的驾驶座舱内驾驶赛车更是难上加难。

经受如此多的折磨,车手将会精疲力竭。车手的心跳次数将会达到静坐状态时的3倍,在一整场惊心动魄的大战中,车手流汗将使身体丧失约3kg的水份,这相当于人体一整日滴水未进。车手还要穿着3层特殊材料的比赛服,很多车手都穿着特制的可以整体脱卸的比赛服以防止比赛中擦伤情况的发生。

当然,车手们对G力也是有充分准备的。尽管车手们的本职工作是整日呆在驾驶座舱里,但对

于每一位车手来说,他们是最适宜成为运动员的人选。在赛季结束后的休假期,车手们会为新赛季进行体能训练,特别是对颈部肌肉的训练,但对于车手的耐受性训练真正有效的方式还是亲自驾驶赛车。如果是赛季中段,车手们就不需要进行过多的颈部肌肉训练了,比赛将会帮助车手增强体能。如果是训练日,大部分车手会在室内体育馆进行数小时的体能训练,很多车手都把体能训练房搬进了自己家里。如此,有人想成为F1车手,在此之前,他首先要进行大量的体能训练,拥有良好的身体素质,然后才能考虑下一步。恐怕这并不是巧合,Michael Schumacher 被大部分圈内人士认为是最适宜成为运动员的人之一。(Michael Schumacher的身体素质相当棒)

F1车手在过弯时可能要承受4g-5g的侧向冲击力,额外的空气动力效应产生的下压力会有助于抵消一部分离心力。下压力是靠赛车车身上的一些翼板产生的。随着速度的提升,下压力和离心力都会有所增加,用数学方程式计算来分析掌握,赛车在速度上细小的变化对于各部分作用力都会发生巨大的不同。在Eau Rouge 弯角处(Belgium Grand Prix)车手会经受负1g的考验,G力随着赛车爬坡上升,负载向下,这在F1中是罕见的。

减小赛车离心力方面的一个重要因素是赛车与赛道之间的摩擦情况,对于一级方程式赛车来说,就是使得轮胎对赛道更加粘合,使轮胎的附着力更好。使用更好的化学配方,从石油中提炼化合物,橡胶,二氧化硅,以及其他一些聚合物来生产更好的轮胎,来应对强大的离心力。摩擦情况分析是按照与摩擦相关的一系列原材料的使用情况以及各部分作用力在赛道上的表现成比例的相互对应,影响(因素很多,各因素的之间的比例关系需要进行大量的测试研究),这样,不但轮胎的制造要使用粘合力更好的化合物,而且轮胎在赛道上需要更好的磨合才能获得最大抓地力。这就是为什么轮胎的良好工作温度是在100度,甚至100度以上的原因。轮胎要在那么高的温度下工作,轮胎气压要维持在1.5 bar左右((一般民用汽车的胎压在2-3 bar左右)。轮

胎内充有氮气混合物使得胎压的变化达到最小程度。轮胎气压对赛车的抓地力水平的影响是如此的重要,对于一位专业F1车手来说,他能感觉到细小到0.05 bar的气压变化所导致的赛车行驶状态的不同。

1bar(巴)=1.02kg/cm2=102kpa=14.5PSI 100 Kpa = 1.019716 公斤/平方厘米 1 psi = 6.89475 Kpa(千帕)

G力在F1比赛中通常都很大,对日常生活应用有很多实际意义的帮助。在测试中,F1赛车的事故数据记录器显示人体在事故撞击时将会承受200g之高的作用力,在理论上,这已经超过了人体所能承受的限度,除非这种冲击力持续的时间是在以毫秒为单位的微乎其微的刹那,不然人就会送命。这些研究数据有助于医学专家诊断人体所能承受的安全限度是在160g,而且这样的作用力所能持续的时间不能超过千分之一秒(人体在千分之一秒内可以承受160g的重力加速作用力)。这是很惊人的。

碰撞生物力学著名专家金廣平(Albert King)院士受聘清华名誉教授

【新闻中心讯 记者 李含 摄影 郭海军】6月6日,美国韦恩州立大学杰出教授、碰撞生物力学世界著名专家金廣平(Albert King)院士受聘为清华大学名誉教授。清华大学副校长汪劲松出席授予仪式并为金教授颁发了聘书。

金教授现为美国韦恩州立大学杰出教授,美国工程院院士。从事人体碰撞损伤生物力学研究40余年,在该领域取得了国际公认的学术成就,是美国首位生物力学领域的工程院院士,是碰撞生物力学和车辆安全学科方面的创始人之一。金教授在碰撞冲击环境下人体损伤机理、冲击耐受值和防护方法等方面进行了深入研究,同时对车辆碰撞过程中车内乘员的受伤机理以及乘员保护也进行了大量的研究,共发表高水平学术论文百余篇,在碰撞生物力学领域具有很高的学术造诣和学术威望,曾在众多的学术组织中担任了许多重要的职位。金教授从1976年至今曾8次担任国际顶级碰撞生物力学会议Stapp Car Crash Conference顾问委员会主席,并担任众多专业机构的委员,

包括美国医学和生物工程协会、车辆工程协会、美国工程教育协会和美国生物力学协会。

近年来,金教授为推动我国和清华汽车被动安全领域人体损伤生物力学的研究做了大量基础性和开创性的工作。鉴于金教授在在人体碰撞损伤生物力学领域取得的卓越学术成就以及他近年来对清华相关学科的人才培养、学科建设、科学研究和学术交流等方面所给与的积极支持和显著贡献,清华决定授予金教授名誉教授学衔。

据悉,金教授将在两天的时间内为清华同学带来数场精彩的碰撞生物力学系列讲座。

金教授 于1955年毕业于香港大学,获理学学士学位,1960年获美国韦恩州立大学工程力学硕士学位,1966年获美国韦恩州立大学授予博士学位,1973年晋升为该校全职教授,1990年获得机械工程杰出教授称号,1993 当选美国医学和生物学研究院委员,2000年当选美国工程院院士,2002年被任命为该校生物医学工程系主任。

(http://news.tsinghua.edu.cn)

’,(美国于,&&-.&.#/颁布的01#,234&-#-旅 客列车设备安全标准5中6#/t$/撞击吸能装置 条款规定8列车在低于#$$9:;<速度运行发生碰 撞时\端车头部吸收=>?能量\尾部吸收/>?能 量\相邻拖车的端部吸收=>?的能量!

’#(利用美国交通部’@AB(和国家高速公路安 全管理局’CDBEF(制定的联邦汽车安全标准 ’2>GEE#$%(关于结构在冲击状态下\人体的耐受性 条款来评价客车中部载人区的性能!这个标准规定了 载人碰撞事故中人体耐受程度的两个伤害指数! H头部伤害指数’IJK(8要求头部重心的合成 加速度’头部伤害标准IJK(表示如下 IJKL , M,N M#

O

M#

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P RSMQ

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T’M,N M#(U ,$$$

式中8R为头部质心合成减速度与重力加速度V的 比值’无因次量(*M, 和M#

是整个客车碰撞时间内的 两个任意时间点’:W(\且M, 和M#

时间间隔不大于 /1:W!

X胸部重心的合成减速度’KY(一般不超过 1$V’:;W#(*如果KY

超过1$V时\则持续作用时间 不超过/:W!

我在天津的一家工程咨询公司,一直用MSC.MARC通过多孔介质来模拟人体组织材料。 但是现在有一个项目涉及到人的整体受力,如果进行非线性有限元分析几乎不可能。 所以想使用多体动力学模拟整个受力,在把关心部分的载荷提取出来专门分析。

我以前用过MSC.ADAMS的产品。但没有与人体相关的数据。Lifemod就是ADAMS的人机数据库(前处理)

但是好像用的人很少。很早就听说了Madymo,也经常到http://www.tno-automotive.cn/knowledge/index.htm

上去看,但Madymo涉及的领域很多,好像主要是汽车,我做的是生理冲击耐受性分析,不知可否?

另外,我也很想得到Madymo的演示光盘,这样会有一个全面的了解。因为http://www.tno-automotive.cn上没有动画或解决流程之列的。 如果能邮寄给我我将万分感激 我的地址是:

天津南开区复康路23+1号丹颐园2号楼东门505 同盟信息系统集成有限公司 技术部

张盟 工程师 邮编:300191

最好是中文的吧。如果没有的话,我可以自己到网上去下,请告知我地址,帖子上的已经不能用了。 再三感谢

xsg 助理工程师 精华 0 积分 12 帖子 9 水位 41 技术分 0 状态 离线 Lifemod 主要是提供几何数据,而碰撞力学特性方面好像不是很强。 MADYMO的生物力学方面,特别是人体损伤方面,应用广泛。 你可以下载MADYMO的Demo光盘,暂时只有英文版的,我们重新制作一个光盘。 http://www.tno-automotive.cn/knowledge/MADYMO_Demo.zip 全面介绍MADYMO及应用 和专门的Human Models的介绍,包括动画 http://www.tno-automotive.cn/knowledge/HumanOverview.zip 2007-12-6 16:52 #4

颌面部撞击损伤研究进展 来源:不详 作者:佚名 时间:2008-09-20 点击: 103 关键词: 颌面部?img class=\src=\进展 在交通事故坠落体育比赛等意外事故中经常发颌面部?img class=\src=\餍运鹕?img class=\/>Sastry等[1]对87 174例创伤患者进行调查面创伤往往造成患者咬合功能障碍一直是颌面外科医颌面部创伤的发率占到34%因此颌面部结构复杂颌颅颌面畸形以及继发性心理创伤关注的焦点 颌面创伤的基础和临床和整形外科医 1.颌面部?img class=\src=\魉鹕肆餍胁?img class=\/>:Tanaka等[2]将颌面部创伤分为7伤工伤及其他伤薄斌等[3]的类:坠落伤表明非坠落碰撞伤斗殴或暴力伤交通事故伤运动97%的颌面创伤由钝性?img class=\src=\鳎╞lunt impact)造成而非钝性?img class=\src=\餍运鹕酥徽?% 交通事故是颌面创伤的首要原因 颌面创伤以男性居多创伤的好发群体并且也是造成重型颌面损伤及合并全身多处损伤的第一原因[1-4] 国内资料可达到6∶1[3]青年人是颌面发达国家男女比例为2.8∶1[5]Sastry等[1]报告62.3%的患者年龄分布在15~39岁老人(>54岁)13.8%人均骨折部位1.7处其次为儿童( <15岁)12.4%多发性骨折的成人(40~54岁)11.5%发多发骨折是颌面创伤的一个显著特点下颌骨最多率是单发性骨折的1.9倍其次为颧骨和上颌骨(5.2∶1.4∶1)[3]Trudy参照简明损伤定级法(abbreviated injury scale, AIS)调查表明:颌面部软组织损伤轻型(AIS1)占40.5%占51.1%中型(AIS2)占36.1%AIS2占13.8%重型(AIS3)占13.0%严重型(AIS4)占10.4%;而颌面骨折AIS1 率为4.4%[8],AIS3占23.1%,AIS4占12.0%[6] 90%的面中部骨折合并有合并闭合?img class=\同程度的眼损伤[7],颌面部骨折合并颅骨骨折的发src=\运鹕说姆?img class=\率为17.5%[9],合并颈椎骨折的发填塞和骨折复位[11]率为2.2%[10]4.5%的患者伴有严重的出血,需及时行鼻腔 颅脑损伤是颌面创伤死亡的主要原因[12] 2. 颌面部?img class=\src=\魉鹕朔阑?颌面部?img class=\src=\魃嗽诮煌ㄊ鹿手蟹?img class=\src=\率较高,西方发达国家自50年代就开始了相关的交通防护 在对抗性体育运动中也经常发[13-18] 颌面部?img class=\src=\魉鹕耍現landers和Bhat[17]报告在篮球比赛中戴护齿的运动员发口唇软组织和牙齿损伤的危险性是佩戴护齿运动员率不及篮球比赛的50%,这是由于前的10.8倍,而在对抗性较强的美式橄榄球比赛中,颌面损伤的发一种比赛强制性要求佩戴头盔和护齿佩戴护齿可以对颌面软组织和牙齿起到很好的保护作用,因此, Flanders建议运动员在对抗性体育比赛中应佩戴护齿,并详细介绍了几种护齿及其使用方法[18] 3.颌面部撞击损伤诊断治疗:颌面部撞击损伤往往累及多处解剖结构,对于复杂的颅颌面骨折患者运用三维CT重建技术可立体全面精细地再现损伤情况,以便及时确保准确地设计手术方案治疗应遵循先颌面部损全身后局部的原则,在处理颅脑损伤等严重并发症伤应早期清创缝合,预防伤口感染,促进伤口愈合功能性解剖复位内固定[19]命体征平稳后,再处理颌面部损伤手术应纠正面部畸形,恢复咬合功能,对骨折部位进行物可吸收夹板和螺理想的固定应是骨折愈合后期的无应力遮挡,研制钉并应用于临床是今后发展的方向[20]。 颌面部严重的撞击损伤常常由于合并颅脑损伤而失去了骨折早期治疗的时机,造成咬合关系错乱口受限面部畸形,给患者造成严重心理创伤,张活质量降低。采用正颌外科技术颅面外科技术和坚固内颧牙槽支柱翼上颌支柱的高度及固定技术可有效地治疗此类疾病[21]。手术的关键要恢复鼻额支柱颧弓鼻弓上下牙槽弓的突度,这对术后恢复面容的纵向横向及突度至关重要,为临床手术提供了技术标准[21]。 4.颌面部撞击损伤生物力:颌面部撞击损伤生物力的内容包括:观察不同致伤条件下颌面部的动力响应特点,探讨撞击作用机制撞击参数-动力响应-伤情之间的量效关系,筛选影响伤情的重要物理参数,确定颌面部各组织的损伤阈值,寻找能减小撞击物传递给机体的能量或应力的新型防护材料和防护结构,研制可靠的对应于颌面部模拟结构的测试装置和计算机模型,以便能够对防护材料和防护结构在实验基础上进行精确的估价。 (1) 撞击损伤机理:机体组织和结构内部在外力作用下产生应力-应变,当形变超过了机体的极限强度则造成损伤。Huelke和Harger[22]应用应变敏感漆涂层法和高速摄影机瞬时连续记录下颌骨在撞击作用下的应力-应变分布形式和骨折发生过程,证明颏部受撞击时骨折起始于着力点对侧,张应力是骨折发生的主要机制。Le Fort对人尸体头颅面中部区域进行正面撞击试验,表明张应力是发生骨折的主要原因,骨缝是面中部整体结构的薄弱环节,在外力作用下容易发生分离,从而创立了Le Fort骨折分类系统。在Le Fort I型上颌颧弓横断骨折中,剪应力也是成因之一。Schneider[23]对猪面眶部进行撞击实验,表明眶底骨折(bloe-out fracture)是由于撞击作用造成眶内容压力增高传递至薄弱的眶底骨板所致,而非撞击力直接作用造成。 周振平等[24]对外力作用下鼻额筛眶复合体头颅模型进行应力分布测试证明,鼻额部受力时,视神经管处具有较的应变,对鼻额部受撞击后视神经损伤提供了理论和实验依据。朱青安等[25]的两侧颞骨结果表明头部正面承受均匀撞击后,应力波分别沿上矢状线额骨翼点颞骨承受了较颌骨向后方颅骨和颅底传递,其中,的应变,是容易损伤的部位。王以进等[26]对新鲜人尸体及猕猴下颌骨进下颌角行撞击实验,获得了不同撞击载荷作用下的下颌骨应力-应变动态响应曲线,应力变化梯度以髁突受击部位最为剧烈,是骨折好发部位。 (2) 撞击损伤耐受限度:许多量颌面骨骼损伤耐受限度的力者利用人尸体头颅和假人模型进行了量的撞击试验,提出了不同的衡指标。Hampson[27]对其进行了总结,分别为:加速度耐限:上下牙槽部100 G,颏部40 G,颧骨50 G,鼻骨30 G,额骨800 G;撞击力耐限:额骨943~2 050 P,4~5 ms;下颌骨360~600 P,5~8 ms;颧骨360~648p,9~19 ms;撞击压强耐限:鼻骨20~50 psi,上颌骨150~300 psi,颧弓200~400 psi;撞击能量耐限:45焦(耳)。应该认识到人体对于撞击作用的耐限不仅与撞击物的速度质量撞击方向面积以及撞击作用时间虑。 胡开进等[29]曾先后建立了鼠和羊的间接性颞下颌关节损伤的与人体撞击损伤频率等因素有关,而且与年龄性别机体健康状况等自身因素有关,必须综合 (3) 撞击损伤模型:Luz等[28]动物模型,其病变与人类相似。但动物在解剖结构和组织特性方面与人体相距甚远,建立合适的相近的颌面部撞击损伤分级动物模型还要做量的工作。人尸体头颅和动物的替代物模型为提供了新的手段,常被用于模拟野外事故现场,或用来对防护设施进行安全性能评定,较成功的有:脆性模型感应模型和形变模型。感应模型采用复杂的传感技术,可同时测得颌面部52个位点在撞击瞬时的应力-应变响应情况,但价格昂贵;脆性模型和形变模型则由特殊材料制成,可以模拟颌面部在撞击作用下的变形和“骨折”情况,应用较为方便[27] 。 薄斌等[30况以31]在人尸体头颅撞击实验的基础上建立了下颌骨计算机有限元模型,模拟实际撞击情下颌骨不同部位的受力及分析不同撞击参数对下颌骨受力的影响。 展望:近年来对颌面部撞击损伤的在流行病损伤防护损伤救治以及生 5 .颌面部撞击损伤生物力方面都取得了不少成果,但仍有量的工作需要进行。基于动物实验获得关于机体“活的”病理结构力性能参数,建立符合人体生物力理指标以及通过生物力手段测得人体组织特性和形态功能特点的计算机仿真模型,模拟机体在撞击载荷作用下的响应过程,并且对不同撞击载荷的作用结果进行损伤判定,最终在损伤防护方面有所作为是颌面部撞击损伤 参文献 的方向。 1,Sastry SM, Sastry CM, Paul BK, et al. Leading causes of facial trauma in the major trauma outcome study.Plast Recontr Surg, 1995,95:196-197. 2,Tanaka N, Tomitsuka K, Shionoya K, et al. Aetiology of maxillofacial fractyre. Br J Oral Maxillofac Surg,1994,32:19-23. 3,薄斌, 顾晓明, 周树夏, 等. 1 693名颌面创伤患者临床病例回顾性1998,16:1-3. 4,Oji C. Maxillofacial injuries. Plast Reconstr Surg, 1996,97:866-868. 5,Worrall SF. Mechanisms, pattern and treatment costs of maxillofacial injuries. Injury, 1991,22:25-28. 6,Karlson TA. The incidence of hospital-treated facial injuries from vehicles. J Trauma, 1982,22:303-310. 7,al-Qurainy IA, Stassen LF, Dutton GN, et al. The characteristics of midfacial fractyres and the association with ocular injury: a prospective study. Br J Oral Maxillofac Surg, 1991,29:291-301. . 华西口腔医杂志,

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/bef5.html

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