爆炸冲击波作用下假人头部加速度响应测试与损伤分析

为了研究爆炸冲击波作用下人体头部的加速度响应、建立加速度与爆炸冲击波超压的内在联系、评价基于加速度参数的头部损伤评估指标,利用标准人体参数的假人模型开展了多种TNT当量的空中静爆试验,获得了不同比例距离下模型头部的加速度时程曲线以及同距离处的自由场超压曲线。基于峰值线性加速度、头部损伤标准(head injury criterion,HIC)和头部撞击功率(head impact power,HIP)定量分析了头部损伤的风险等级,评价3种损伤评估指标在爆炸场景下的适用性和有效性。结果显示,距爆心4.2 m处的假人头部加速度随TNT当量的增加而迅速增大,TNT质量在1~4 kg范围内,正对爆心方向峰值加速度由16.29g增大至70.11g;在本次试验工况下,3种评估指标预测轻度脑损伤(mild traumatic brain injury,mTBI)风险最大依次为25%、10%和5%,其中HIP指标评估的头部轻度损伤风险偏低;当3种评估指标达到头部严重损伤阈值时,对应的峰值超压依次为0.322、0.300和0.332 MPa,其中HIC指标对应的峰值超压最低,表明其预测头部严重损伤的敏感性最强。