[发明专利]用于爆炸多物理场损伤效应评估的人体等效模拟靶标制作方法

说明书

本发明提供一种用于爆炸多物理场损伤效应评估的人体等效模拟靶标制作方法，采用该方法制作的靶标布置在爆炸多物理场载荷作用区域内能够直接反应不同爆炸危害元素损伤特性。采用该方法制作的靶标为带器官的人体等效模拟靶标，具备内骨骼和内部组织器官与真实结构几何尺寸和材料动态响应更加接近的人体模型，形成适用于布置在爆炸多物理场载荷作用区域内的可直接反应不同爆炸危害元素损伤特性的人体等效模型；能够完善公共安全领域中爆炸危害性评估、人员致命性或附带性损伤机理、防/排爆装备防护性能评估等方面研究体系，系统考核爆炸多物理场载荷生物损伤特性及防爆装备的防护性能。

技术领域

本发明涉及一种靶标制作方法，具体涉及一种用于爆炸多物理场载荷作用下人体器官损伤效应评估的人体等效靶标制作方法。

背景技术

爆炸多物理场通常伴随有冲击波、破片、机械功等载荷作用，可对人员目标造成冲击伤、破片伤、抛掷伤等损伤效应。在军事对抗中，人员作为作战体系的重要组成部分，在战斗力发挥中起到决定性作用，同时也是整个体系中最易受损因素。如冲击波在其超压、负压及动压作用下，在实体及空腔脏器中产生压力差、内爆效应、破裂效应等，从而导致人体内部器官损伤；爆炸产生高速破片可导致生物体组织钝搓或贯通，严重破坏机体器官组织完整性，使得机体组织丧失原有机能；机械功作用将产生惯性抛掷效应，使人体遭受跌落、撞击从而直接导致骨骼或软组织器官外部损伤。

根据GJB3197-98《炮弹试验方法》国家军用标准，目前国内对人体杀伤效应评估多以破片对25mm松木板的穿透能力为评估标准，该标准的制定是以投射物的动能为依据，即认为投射物只要具有足够的动能就能对战斗人员有效杀伤，目前大多数国家都采用78焦耳作为临界值，即投射物动能大于或等于78焦耳就认为具有杀伤能力。但松木板与人体组织器官存在较大的差异性，且不同地域、不同存放时间的松木板在穿透破坏性能上也存在较大差异。此外，采用传统的活体动物作为人体等效靶标，如SD大鼠、大耳白兔、成年比格犬、山羊、猪、恒河猴等，虽具有解剖结构相似、力学特性等效、生理功能等效以及损伤效应等效等特点，但不同动物的个体组织结构差异性较为突出，故相对于人体均存在生理节律性差异(如冲击波对肺部损伤与人体较为接近的是绵羊，破片穿透性损伤较为接近的是猪、羊或犬)。同时还存在试验样本量有限、解剖观察与病理生理性检测数据获取困难以及大量活体动物试验容易产生国际伦理学问题。

弹道明胶虽可以较好地反应人体肌肉或其他粘弹性体组织在受到破片高速冲击时的动态响应，但是往往忽略了爆炸多物理场中冲击波、机械功载荷作用对人体骨骼结构造成的复合致伤效应，同时由于弹道明胶仅可存放在4℃～10℃的环境中，对于真实环境温度下的试验适用性较差。还有应用于汽车碰撞领域的Hybird假人模型，其在配重、质量分布、不同传感器接口等方面能够较完整地反应人体目标在受到剧烈撞击后的力学特性，但是由于其成本高昂，不能直接布置在爆炸多物理场载荷区域内，尤其是不能被破片等继发性投射物击中，以免造成不必要的损坏，而且其有限的测试样本量无法反应不同爆炸距离处的多个测点的爆炸损伤效应规律。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于爆炸多物理场损伤效应评估的人体等效模拟靶标制作方法，采用该方法制作的靶标布置在爆炸多物理场载荷作用区域内能够直接反应不同爆炸危害元素损伤特性。

本发明的技术方案为：用于爆炸多物理场损伤效应评估的人体等效模拟靶标制作方法，具体步骤为：

步骤一：建立人体等效模拟靶标的立体几何模型：

步骤二：功能区域块划分：

将人体的功能区域划分为致命性损伤器官和非致命性损伤器官；所述致命性损伤器官包括：头部、肺部、心脏；所述非致命性损伤器官包括：胸骨、腿脚；

步骤三：依据步骤一所建立的人体等效模拟靶标的立体几何模型分别制作所述步骤二中所述致命性损伤器官和所述非致命性损伤器官的等效模型；

31：头部等效模型制作：