超压及冲量准则的应用

冲击波超压和正压持续时间共同决定了人体的损伤程度,而冲量是超压和正压持续时间的函数,即I=∫p d T+,故冲量准则本质上是超压-正压持续时间准则。由于不同损伤准则所考虑的冲击波参数不同,因此,不同冲击波损伤准则都具有各自的优缺点,适用条件可结合目标的自振周期(T)和冲击波正压持续时间(T+)进行判断,如表3.4所示。

表3.4　不同冲击波损伤准则的比较

3.2.1.1　超压准则

李铮等通过动物实验研究人体在不同爆炸当量作用下的冲击波伤害,对实验结果按照美国、俄罗斯对人员伤亡评定划分为5个等级,并进行了对比,结合国内外重大事故数据资料,给出了空气冲击波作用下的人员损伤标准,如表3.5所示。

表3.5　不同冲击波超压损伤判据kPa

损伤判据只给出不同冲击波超压下的人体损伤级别,没有详细说明受损部位及程度。

隋树元等编著的《终点效应学》给出冲击波对人体损伤的超压准则,如表3.6所示。

表3.6　冲击波超压对人体的损伤kPa

该等级分为5级,描述了不同等级对人体损伤的部位和程度,但损伤程度和冲击波超压是一个范围,对损伤的准确判断存在主观意识。

持续压力作用下的损伤如表3.7所示。

表3.7　持续压力作用下人体的损伤情况

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续表

3.2.1.2　冲量准则

美国的TM5-1300《抗意外爆炸作用的结构(设计手册)》给出的损伤准则为冲量准则,如表3.8所示,表征了持续时间3～5 ms空气爆炸冲击波对人体的不同部位的损伤,同时给出了肺脏超压与作用时间损伤概率曲线,如图3.1所示。

表3.8　持续时间3～5 ms空气爆炸冲击波对人体的损伤kPa

图3.1　肺脏超压与作用时间损伤准则

可以看出,死亡的阈值远远大于冲击波超压准则的阈值。

3.2.1.3　Richmond损伤准则

Richmond等通过一系列实验获得了样本质量为70 kg人群在不同冲击波正压持续时间下人员死亡率超压阈值,如表3.9所示。

表3.9　不同冲击波正压持续时间下人员死亡率超压阈值

Richmond损伤准则给出不同超压作用时间人员死亡率,从时间跨度上可以看出是一个结合超压准则、冲量准则和超压-冲量准则的整合判断准则。