钝性冲击过程：冲击波对人体躯干的影响

尽管透射冲击波对人体躯干的损伤较小,但软质防爆服产生了较大的变形,人体躯干仍会出现严重的防爆服后损伤,称为后钝性损伤。图9.7显示了软质防爆服的变形情况。

图9.7　不同时刻软质防爆服的变形情况

(a)t=0.4 ms;(b)t=0.5 ms

根据图9.7,冲击波作用于软质防爆服后,软质防爆服产生了较大位移,其位移分布是不均匀的,并且最大位移要大于空气间隙。因此,软质防爆服会对人体躯干产生强烈的冲击作用,并将部分能量传递给人体躯干,从而造成人体躯干的损伤。(www.xing528.com)

图9.7　不同时刻软质防爆服的变形情况(续)

(c)t=1.0 ms;(d)t=1.5 ms

在冲击波强烈的冲击作用下,软质防爆服与人体躯干之间的间隙内的空气形成的高压也是造成防爆服后钝性损伤的重要原因,但本书只对该空气压力进行定性分析,主要考虑到:①软质防爆服与人体躯干之间的空气间隙很小,需要对这部分空气网格进行细化,会极大降低计算速度;②空气网格采用ALE算法,不会产生位移,而软质防爆服和人体躯干网格采用Lagrange算法,在冲击波的作用下会产生位移,则软质防爆服和人体躯干之间的间隙位置和尺寸是不断变化的,即:软质防爆服未作用于人体躯干前,间隙内的空气单元位于软质防爆服后方,而软质防爆服作用于人体躯干后,间隙内的空气单元位于软质防爆服前方,因此,该空气单元的压力既包括间隙内的空气压力,也包括软质防爆服前的冲击波压力,从而造成间隙内的空气压力难以准确测量。

根据理想气体状态方程pV=nRT,当气体物质的量n、气体常量R和气体温度T一定时,气体压力p随气体体积V的减小而增大。由于入射冲击波压力较高、传播速度较快,当软质防爆服受到冲击波的作用后,软质防爆服与人体躯干之间的间隙内的空气会受到强烈的压缩作用,导致间隙内的空气体积急剧减小,而空气压力急剧升高。同时,软质防爆服和人体躯干对透射冲击波的反射也会导致间隙内空气压力的升高。