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爆炸冲击波载荷下的人体胸部有限元模型数值模拟研究
  • ISSN号:1000-5404
  • 期刊名称:第三军医大学学报
  • 时间:0
  • 页码:173-176
  • 语言:中文
  • 分类:R311[医药卫生—基础医学] R642[医药卫生—临床医学;医药卫生—外科学]
  • 作者机构:[1]第三军医大学大坪医院野战外科研究所第六研究室,创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆400042, [2]重庆市公安局物证鉴定中心技术处,重庆400042
  • 相关基金:国家自然科学基金NSAF联合基金(10776038); 重庆市科技攻关计划项目(CSTC2009AB0208)~~
  • 相关项目:破片、冲击波在生物体内的响应过程及损伤机制研究
中文摘要:

目的探讨爆炸冲击波载荷下的人体胸部周围压力的分布、肺脏的应力分布规律,为冲击波致伤机制、损伤评估的研究提供帮助。方法对正常国人进行CT扫描,在Mimics中完成人体胸部三维表面模型的重建,通过Icem CFD软件进行网格划分,在Ls-Dyna中完成爆炸冲击波的加载与求解。结果构建了冲击波载荷下的人体胸部三维有限元模型。该模型由肌肉、肩胛骨、胸肋骨、心脏和肺脏五部分组成,单元类型为四节点四面体单元,单元总数为129543个,节点总数为32267个。当加载100kPa冲击波压力时,胸腔两侧冲击波峰压大小相近,为55~80kPa;胸腔前表面冲击波压力峰值最高,达到175kPa;胸腔后面是峰压为70kPa绕射冲击波;肺脏中产生应力最大的部位为肺部的边缘部位。结论构建的人体胸部有限元模型能够满足爆炸冲击波加载的要求;人体胸部有限元模型在爆炸冲击波载荷下的数值模拟研究可以模拟冲击波的加载过程和结果。

英文摘要:

Objective To explore the blast wave field around thoracic region loaded by blast wave and the stress distribution rules in the lung through finite element(FE) model in order to provide help to blast injury mechanism and injury evaluation.Methods CT scanning(scanning layer 0.625 mm,Format Dicom,512×512×8 bit) was performed on a health male individual(170 cm,65 kg).A 3D surface model of thoracic region was completely reconstructed by Mimics,and grid division was fulfilled by Icem CFD.Implement blast wave load and discrimination was carried out with Ls-Dyna.Results Thoracic region 3D FE model was constructed.This model included muscles,scapula,costa sternales bones,heart and lung.Element types were 4 node point tetrahedron,number of element was 129 543,and node point was 32 267.When the shock wave was loaded with a pressure of 100 kPa,the pressure on both side of thoracic region were same,about 55 to 80 kPa,anterior surface pressure was the highest with 175 kPa,posterior surface diffraction pressure was 70 kPa,and the highest stress part in lung was marginal part.Conclusion A thoracic region 3D FE model is constructed successfully which satisfies require of blast wave loading,and can be used for numerical simulation of blast wave load process and result in thoracic region.

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期刊信息
  • 《第三军医大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:第三军医大学
  • 主办单位:第三军医大学
  • 主编:钱桂生
  • 地址:重庆市沙坪坝区高滩岩30号第三军医大学学报编辑部
  • 邮编:400038
  • 邮箱:aammt@mail.tmmu.com.cn
  • 电话:023- 68752187
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-5404
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1126/R
  • 邮发代号:78-91
  • 获奖情况:
  • 先后20余次获全国、全军、教育部和省、市优秀科技...,2003年、2005年两度被评为"国家期刊奖百种重点科...
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:47530