hybrid型假人复合冲击响应规律的实验研究

hybrid型假人复合冲击响应规律的实验研究

0头颈部损伤的机理人体对地面的影响在不同的方向上表现出各向异性。结果表明，gxgy的人体耐心大于gz和gy。为减少动力学因素对于人体的损伤,在载人飞船上通常让航天员取仰卧姿势,承受+Gx和+Gz的复合冲击。这种冲击形式下的头颈部损伤机理研究,是人体损伤的重点问题。近年来,有文献研究了颅脑撞击时发生机制,如脑组织应力变化、损伤后的神经康复等,和颈部损伤发生机制,如挥鞭伤问题及恢复等,这些都可以为着陆冲击中的人体伤害研究提供参考。对于实际的工程结构设计中,常采用着陆冲击实验的方法进行研究,基于人身安全等原因,人们常选择动物或其他人体代用品来进行模拟实验,如用大鼠、兔等进行的脑损伤问题研究,本文采用HybridⅢ汽车碰撞假人,进行不同G值下的冲击实验,通过数据的分析,来模拟和预测真人的损伤和响应,为研究+Gx和+Gz复合着陆冲击下的人体的损伤提供了一定的参考。1材料和方法1.1高g值冲击实验设计的目选用HybridⅢ汽车正面碰撞50百分位假人,进行不同量级的冲击实验,以期研究高G值冲击下的人体响应和损伤情况,从而为进行人体的受伤机理、保护和康复研究提供依据。1.2限制点图像记录在航天座椅环境中,使人体承受45°复合冲击。进行6～30g不同量级的着陆冲击,在人体头内/头表,胸内/胸表,座椅头部等部位各安装三向加速度传感器,采取高速录像运动分析系统和全数字摄像机进行多角度的实验过程图像记录。1.3正截面加速度滤波采用自行开发的数据采集和处理系统DP16进行电信号的测量和分析,获得座椅、头部(表/内)、胸部(表/内)三向加速度值,采用CFC60方式滤波;采用自行开发的序列图像运动分析软件进行标志点自动识别和跟踪处理,从而得到冲击过程中头部相对座椅的位移和速度值。对数据进行二次多项式拟合,获得曲线方程。2结果2.1重复和坚持2.2实验条件影响假人下颌差对于胸背向加速度,头部比胸部响应相位滞后。实验中由于颈部的作用和头盔的影响、椅垫赋形间隙的存在等因素使得实验中假人头部胸背向加速度比胸部的加速度有较大的相位滞后。由于受脊椎骨及其模仿部件的作用,对于头盆向加速度,头部和胸部响应相位基本一致。2.3冲击加速度的影响随着冲击强度的增加,假人头表和内部在头盆向和胸背向加速度上的趋势发生了变化。当冲击加速度增加时,在胸背向的增长趋势上,头表要小于头内;但在头盆向的增长趋势上,头表要远大于头内。2.4不同影响强度下的响应趋势2.4.1输入加速度加速度响应峰值均随输入加速度的增大而升高。但是(1)头内部与头表皮的增长趋势基本相同,合成加速度峰值随输入加速度的变化趋势基本一致。但在低量级输入时,加速度峰值随输入加速度的增大较快,输入20g以上时响应加速度峰值的增大趋势变缓;(2)座椅上的加速度峰值随输入加速度的升高而增大,与人体上点的加速度响应不同,座椅上该点的加速度峰值在高量级输入的增大趋势反而比低量级输入增大趋势陡。2.4.2加速度对速度的影响头内部和头表皮的合成加速度增益随输入加速度的变化关系基本相同,随输入加速度的增大有降低的趋势,但在输入加速度20g以上时降低趋势变缓,最后渐趋稳定,见表1。2.4.3反应位移和速度随着试验工况的提升,假人头部相对座椅的运动幅值和最大速度均呈上升趋势,假人头部相对座椅运动轨迹拟合曲线,见表2。3hybrid型假人的检测方法利用人体实验在测量冲击损伤时,可以得到冲击生理指标的变化,如心电与呼吸的变化,心内压与胸腹内压的变化等医学指标,可以由实验者的主诉来直观比较冲击反应等;但受不同人体间健康状况的差异,肌肉的紧张程度和人身安全等很多影响,所以不能高G值进行。HybridⅢ型假人由于便用工况也是胸背向,而且具有很好的一致性和重复性,在头颈胸等部位的特性具有很好的保真度,所以本文探讨了通过HybridⅢ假人进行人体损伤研究的方法。根据不同的需要选用头内和头表等不同位置进行测试和评价。对于头部,不同的测点之间由于位置的差异,存在测值的不同。对这种差异的分析,可以掌握优化的测点布置方案。得到了不同冲击强度下的响应曲线。在高G值时,假人头部、胸部的合成加速度峰值和增益均呈现良好的响应变化规律。这方面的