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摘要
计算模拟已广泛应用于研究爆炸冲击波对头部的致伤机理中,并致力于研发相关的防护装备(如头盔).在这些研究中,复杂的类三明治颅骨结构通常被简化为单层等效均质结构,其模型参数由三点弯曲试验获得.文章通过有限元模拟发现,弯曲等效均质壳-核结构与三明治复合壳-核结构的爆炸冲击响应却存在较大差异:在相同冲击波载荷作用下,前者壳的前部位移比后者壳低约19%,而其后部位移却高约21%;前者内核的前部压力比后者内核低约15%,而其后部压力却高约30%.上述差异主要由于构建三明治复合结构的等效均质模型中,忽略了壳体曲率以及层状结构中界面对应力波的透射影响.鉴于颅脑结构与球形核壳结构的类似性(颅骨为外壳,大脑为内核),球形核壳结构的计算结果可以推广到颅脑结构.因此,基于三点弯曲试验结果构建的传统均质颅骨模型,不能有效描述颅脑的爆炸冲击响应,需要使用更接近真实颅骨的三明治复合模型代替通用均质颅骨模型.
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