利用物质点法研究不同头部模型对头部碰撞动态响应的影响

周双珍          张 雄          马红磊

摘要： 目的 探讨头部肌肉及边界条件对头部碰撞动态响应的影响。方法 通过人体扫描CT图片构建3种人体头部三维物质点碰撞模型，第1种为简化的自由头部模型（SHFr），包括头骨、膜层、脑组织，头部自由；第2种为带肌肉的自由头部模型(MHFr)，包括头部肌肉、头骨、膜层、脑组织，头部自由；第3种为带肌肉的肩部固定的模型(MHSFi)，包括头部肌肉、头骨、膜层、脑组织、肩部肌肉、肩颈部骨骼，肩部下缘固定。一铅质圆柱体锤以6.4 m/s初始速度垂直撞击前额部位，通过物质点法模拟计算3种模型的动态响应。结果 在本数值模拟条件下，SHFr、MHFr、MHSFi 3种模型的头部加速度峰值分别为6.018×10³、4.69×10³、4.76×10³ m/s2。结论 头部肌肉的存在会分散头部的受力分布，扩大头部受力面积，减小受伤程度；在短时间冲击过程中，头部自由与肩部固定对头部动态响应的影响不大。