破片动能对人体腹部伤害的影响

由破片动能(速度)研究得到破片临界致伤速度为228 m/s。保持破片速度为228m/s且形状(球形)、尺寸(直径0.69 cm)和命中部位(有骨骼)不变,通过改变破片密度,研究破片动能(质量)对人体躯干损伤的影响,即26 J(1 g)、52 J(2 g)、78 J(3 g)、104 J(4 g)、130 J(5 g),破片密度分别为5.85 g/cm3、11.70 g/cm3、17.56 g/cm3、23.41 g/cm3、25.26 g/cm3条件时,计算结果如图7.6、图7.7和表7.4所示。

图7.6　不同动能(质量)的破片在人体躯干中的运动状态

(a)S-26-228-1-0.69;(b)S-52-228-2-0.69;(c)S-78-228-3-0.69;(d)S-104-228-4-0.69;(e)S-130-228-5-0.69

图7.7　破片动能(质量)对破片运动规律的影响

(a)破片动能变化曲线;(b)破片速度变化曲线

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图7.7　破片动能(质量)对破片运动规律的影响(续)

(c)破片位移变化曲线

表7.4　破片动能(质量)对人体躯干损伤的影响

图7.6显示了不同破片动能(质量)下,破片正向运动速度衰减为0后停留在人体躯干中的位置或击穿心脏后的位置。对于所有动能(质量)的破片,其在人体躯干组织中的运动都很平稳。当破片动能(质量)为26 J(1 g)和52 J(2 g)时,破片均能击入胸骨但不会击穿,击入深度分别为0.29 cm和0.79 cm,破片最终分别于198μs和238μs停留在肌肉和骨骼接触面处;破片动能(质量)为78 J(3 g)时,可以击入心脏但不会击穿,击入心脏的深度为0.63 cm,破片最终于1 594μs时停留在肌肉和心脏接触面处;当破片动能(质量)为104 J(4 g)和130 J(5 g)时,破片均能击穿心脏,击穿时间分别为1 306μs和1 100μs。由于大质量破片的速度衰减较快,故大质量破片更容易击穿人体躯干而造成贯通伤,小质量破片则更容易造成伤道较浅的盲管伤。

图7.7显示不同破片动能(质量)下,破片在人体躯干中的运动规律。动能(质量)为26 J(1 g)、52 J(2 g)和78 J(3 g)的破片均不能击穿心脏,形成的空腔长度分别为3.21 cm、3.71 cm和9.27 cm。然而,动能(质量)为104 J(4 g)和130 J(5 g)的破片均能击穿心脏,击穿心脏后的剩余速度分别为91.26 m/s和116.69 m/s,剩余动能分别为16.86 J和34.46 J。由此得出,破片初始动能(质量)越大,则破片击穿心脏后的剩余动能和剩余速度越大,空腔长度也越大。

数值模拟结果表明:当破片速度、形状、尺寸和命中部位一定时,破片动能(质量)会显著影响人体躯干的损伤程度,影响规律表现为破片动能越高(质量越大),破片越容易击穿心脏,其击入深度越大,破片对人体躯干造成的损伤也越严重。如果以破片打到心脏为人体躯干致命损伤的判断标准,由破片动能(质量)对人体躯干损伤研究,得到速度为228 m/s、直径为0.69 cm的球形破片对人体躯干造成致命杀伤的临界动能为78 J、临界质量为3 g。