【摘要】：肝臟是道路交通傷中最容易受損的腹腔臟器，也是腹部損傷引起死亡的最常見原因。對(duì)肝臟損傷的評(píng)估是車輛安全設(shè)計(jì)和降低傷亡率的必要基礎(chǔ)。目前，車輛的安全評(píng)估采用的碰撞假人，是在早年尸體“加速性損傷”碰撞實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種高度簡化的物理模型。而在實(shí)際交通事故中，駕乘人員肝臟損傷多為“減速性損傷”。肝臟“加速性損傷”與最大壓縮量和最大變形速度的乘積密切相關(guān)，“減速性損傷”主要是慣性損傷，兩者致傷機(jī)制有明顯差別。因此現(xiàn)有碰撞假人難以評(píng)估肝臟損傷，急需尋求新的肝臟損傷評(píng)估方法。 因肝臟位于腹腔內(nèi)，難以獲知其損傷時(shí)從腹壁外側(cè)傳遞到肝臟的損傷參數(shù)。在交通事故重建中，可根據(jù)車輛變形分析車輛碰撞受力方向，并可計(jì)算車輛碰撞能量；在固體材料力學(xué)領(lǐng)域，可以通過材料的變形研究材料的受力和變形能量。為此，本課題擬通過塑性復(fù)合材料的研制；利用塑性復(fù)合材料受力變形特點(diǎn)，感知兔肝臟減速性損傷過程中的受力情況和致傷機(jī)制；并通過變形量的大小分析兔肝臟損傷能量，建立基于塑性復(fù)合材料“變形與撞擊”的兔肝臟損傷評(píng)估方法。 主要研究方法和結(jié)論： 一、研制出一種新型塑性復(fù)合材料 以Instron8871測定材料力學(xué)性能，以極限變形量、變形抗力和裂紋形態(tài)作為材料塑性指標(biāo)，篩選出由硬脂酸鉀78份，液體石蠟22份，酚醛環(huán)氧樹脂4份組成的塑性復(fù)合材料，只要在室溫條件下攪拌混合3小時(shí)即可，條件簡單，方便，經(jīng)濟(jì)，易于控制，可再生使用。該材料由微小均勻的鱗片狀堆積重疊而成，鱗片狀之間的滑移使得本材料具有良好的塑性性能。該材料具有以往不同的強(qiáng)化特性（冪強(qiáng)化模型），本研究提出用“對(duì)數(shù)強(qiáng)化模型”描述更加準(zhǔn)確。 二、建立了準(zhǔn)確的塑性復(fù)合材料數(shù)字模型 利用閃光銀涂覆解決了FARO Laser Scanner Photon120的紅外激光對(duì)復(fù)合材料的穿透問題和提高了反射率，建立一種利用三維激光掃描獲得高精度塑性復(fù)合材料的數(shù)字模型的有效方法，為準(zhǔn)確測定塑性復(fù)合材料的受力方向和撞擊變形量奠定了基礎(chǔ)。 三、建立塑性復(fù)合材料變形量與撞擊能量的量效關(guān)系 采用有限元仿真和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，建立了該塑性復(fù)合材料的體積變形量、質(zhì)量和撞擊沖量之間的關(guān)系式：-，相關(guān)系數(shù)2，以動(dòng)量沖量守恒定律為基礎(chǔ)，進(jìn)而從體積變形量獲得準(zhǔn)確的撞擊能量。本實(shí)驗(yàn)建立了一種通過單一材料變形量計(jì)算撞擊能量的方法。 四、兔肝臟減速性損傷分析 在相同撞擊速度下，兔A組和球形塑性復(fù)合材料模型置換肝臟的兔B組以俯臥位撞擊復(fù)制出減速傷模型，其撞擊損傷特點(diǎn)為：在撞擊減速度波形為近似梯形波，峰值約為22.65g(g為重力加速度)，在撞擊速度為35.0km/h～41.3km/h速度區(qū)間，即下落撞擊高度在4.82m～6.70m之間時(shí)，隨著撞擊速度的增加，對(duì)應(yīng)的損傷能量從0.283J增加到1.299J，兔肝臟從無損傷，發(fā)展為重度損傷；球形塑性復(fù)合材料模型在撞擊后的變形情況驗(yàn)證了兔肝臟減速性損傷的主要原因是慣性損傷；在撞擊速度不高于40.0km/h時(shí)，只有不到22%的外部撞擊能量傳遞到肝臟，從而量化了胸腔和腹壁對(duì)肝臟的保護(hù)作用。 綜上所述，本課題首先研制了一種新型塑性復(fù)合材料，該材料不僅可以感知任意受力方向、致傷物形狀、致傷方式、而且可以計(jì)算撞擊能量，另外還提出了一種新的材料塑性強(qiáng)化機(jī)制，豐富了塑性力學(xué)的理論研究；其次，驗(yàn)證了兔肝臟減速性損傷的主要原因是慣性損傷。再次，率先建立基于塑性復(fù)合材料“變形與撞擊”的兔肝臟損傷評(píng)估方法，不僅適用于慣性損傷評(píng)估，而且可以用于擠壓傷、穿刺傷的評(píng)估。本方法的運(yùn)用，使得胸腹部臟器損傷致傷機(jī)制從腹壁外側(cè)延伸至腹部內(nèi)側(cè)；開啟了腹部內(nèi)臟器在損傷能量的研究；使得胸腔和腹部對(duì)臟器保護(hù)從定性走向定量化研究。 由于受時(shí)間限制，以上所開展的工作只是腹腔臟器損傷領(lǐng)域的初步研究結(jié)果，尚且存在一些不足之處，比如：塑性復(fù)合材料模型變形是一個(gè)無時(shí)間關(guān)聯(lián)的結(jié)果，無法了解其變形過程；球形塑性復(fù)合材料替換兔肝臟，而不是跟肝臟形狀完全相同的材料模型，還需要在今后的工作中加以深入、完善。
【學(xué)位授予單位】：第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R575;TB33
【圖文】：

第三軍醫(yī)大學(xué)博士學(xué)位論文料為塑性材料，夾具無法夾緊并進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，將采性能，在壓縮實(shí)驗(yàn)的圓柱型壓縮試件要求圓柱高度約25mm 的圓柱試件，其高度需要在 37.5mm～75mm 的范 8871 動(dòng)態(tài)疲勞材料拉伸壓縮試驗(yàn)機(jī)(美國)來研究塑性壓力傳感器的范圍為±5000N、壓縮速度為 10mm/min，輸限壓縮應(yīng)變。

a) 含硬脂酸鈉材料 b) 含硬脂酸鉀材料 c) 含硬脂酸鋁材料圖 2-2 固相組分材料成型對(duì)比2.2.2.2 材料力學(xué)該實(shí)驗(yàn)只對(duì)含有硬脂酸鈉，硬脂酸鉀的材料進(jìn)行了壓縮實(shí)驗(yàn)，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線 2-3 所示，材料力學(xué)參數(shù)見表 2-2，在固相組分(硬脂酸鈉或者硬脂酸鉀)含量相同體石蠟，聚乙烯醇-124 含量相同，制備工藝相同的條件下制備的材料，兩者的材學(xué)性能卻有明顯的差異。含硬脂酸鈉材料的變形抗力(0.118Mpa)是含硬脂酸鉀材.025Mpa)的 4.72 倍；極限壓縮應(yīng)變(7.270%)卻是含硬脂酸鉀材料(17.013%)的 0.43

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本文編號(hào)：2732324