[0001] 本发明涉及测试模型技术领域，尤其涉及一种适用于爆炸环境下人员损伤评估的人体测试模型。

[0002] 爆炸环境下人员损伤评估是近年来人员安全防护研究方向一直关注的重点。人体等效模型可在人员损伤评估测试中代替真实人体，对爆炸环境下人员安全防护研究的发展有着重要的作用。

[0003] 目前，现有的损伤测试假人多采用成本较高的面向汽车碰撞试验的Hybrid III假人，Hybrid III假人专用性和高成本制约了其在破坏性试验中的应用。因此研发一种测试方便、成本较低、性能可靠、适用的简易人体测试模型具有重要意义。

[0044] 下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0045] 参照图1‑2，一种适用于爆炸环境下人员损伤评估的人体测试模型，包括模型本体，所述模型本体包括：头部件10，所述头部件10包括上层头骨11、以及与上层头骨11连接的下层头骨12；颈部件20，所述颈部件20设置于头部件10的底部；胸部件30，所述胸部件30与颈部件20连接，所述胸部件30包括支撑骨架31、以及设于支撑骨架31前侧部的胸部模拟肌肉33和模拟胸骨34；腹部件40，所述腹部件40设于胸部件30的下方，所述腹部件40与胸部件30的支撑骨架31连接；臀部件50，所述臀部件50与腹部件40连接；腿部件60，所述腿部件60与臀部件50可活动连接，所述腿部件60的下端设置有脚部件70。

[0046] 本实施例中，头部件10通过颈部件20与胸部件30相连，胸部件30与腹部件40连接，腹部件40与臀部件50连接，臀部件50与腿部件60连接，腿部件60与脚部件70连接。其中，头部件10的上层头骨11与下层头骨12通过螺栓连接，可以在后续测试中便于头部加速度传感器的安装与拆卸。更具体地，为模拟真实人体力学响应特性，颈部件20可相对胸部件30带动头部件10活动，腿部件60可相对臀部件50活动，该人体测试模型的关节活动自由度基本符合真实人体关节活动自由度，能够模拟人员在受到爆炸载荷后的运动趋势，可满足在爆炸载荷作用下人员损伤的测试需求。

[0047] 具体的，参照图3‑图4，所述头部件10的上层头骨11和下层头骨12均为矩形结构，所述上层头骨11和下层头骨12之间通过四个对称分布的螺栓连接；其中，上层头骨11和下层头骨12的材质为聚酰胺，所述下层头骨12上中间位置设有第一盲孔123，所述第一盲孔123内设有头部加速度传感器122，所述头部加速度传感器122设置在头部件10的质心位置，所述头部加速度传感器122用于测量头部件10的加速度响应。实际应用时，头部加速度传感器122通过连接螺栓设置于下层头骨12上，头部加速度传感器122的信号线通过下层头骨12上开设的通孔121引出。

[0048] 具体的，参照图5‑图6，以及附图12‑图13，所述颈部件20包括多个颈部金属板21、多个颈部硅胶垫22和多个颈部橡胶绑带23，多个颈部金属板21由上至下依次设置，且相邻两个颈部金属板21之间设有颈部硅胶垫22；每个颈部金属板21上均分别设有第一通孔211、第二通孔212、第三通孔213和第四通孔214，多个颈部金属板21之间通过贯穿第一通孔211、第二通孔212、第三通孔213和第四通孔214的颈部橡胶绑带23连接；每个颈部硅胶垫的22中间位置设有第一球体221，所述第一球体221分别凸出颈部硅胶垫22的上表面和下表面；所述颈部金属板21的上表面中间位置设有第一上球形槽215，所述颈部金属板21的下表面中间位置设有第一下球形槽216。

[0049] 本实施例中，实际应用时，可以通过调节颈部橡胶绑带23的预紧力以调节颈部件20的力学特性，便于满足不同年龄段测试对象对颈部件20力学响应特性的要求，颈部件20可以针对不同高度及身体比例的人群增减组合颈部金属板21及颈部硅胶垫22的数量，配置简单便捷，提高了所述颈部件的人群适用范围。这里颈部件由六块颈部金属板21与五块颈部硅胶垫22通过四条颈部橡胶绑带23连接构成，其中，顶部和底部的颈部金属板21的侧部也开设有侧孔，使得颈部橡胶绑带23由上至下穿过通孔是为了将所有颈部金属板连在一起，随后从侧孔穿出，然后绑带两端通过特殊夹具形成连接；通过改变颈部橡胶绑带23的长度调节颈部橡胶绑带23的预紧力，以便于调节颈部件20的力学响应特性，便于满足不同年龄段测试对象对颈部件20力学响应特性的要求，便于研究人员准确地进行人员损伤评估。

[0050] 具体的，参照图7，所述支撑骨架31为整体式矩形空腔结构，支撑骨架31的材质为铝合金，所述胸部模拟肌肉33和模拟胸骨34依次通过螺栓叠加固定于支撑骨架31的前侧部；胸部模拟肌肉33的材质为人体硅胶，其声阻抗与人体皮肤相似；模拟胸骨34的材质为聚氯乙烯，胸部件30垂向受压刚度与人体相似。所述模拟胸骨34上安装有胸部冲击波传感器35，所述支撑骨架31的内部设有胸部位移传感器32，所述胸部冲击波传感器35和胸部位移传感器32能够分别测量胸部件30的冲击波压力和向内位移量。

[0051] 本实施例中，实际应用时，胸部模拟肌肉33的材质为邵氏硬度10度的人体硅胶，胸部冲击波传感器35采用压电式冲击波传感器，实现对作用于人体测试模型胸部冲击波的测量，胸部位移传感器32采用机械位移传感器，实现对胸部件向内位移的测量，从而应用于人员损伤评估。

[0052] 具体的，参照图8‑图9，所述腹部件40包括腹部肌肉42、以及设于腹部肌肉42后侧部的腰椎部件41。其中，所述腰椎部件41包括多个腰椎金属板411、多个腰椎硅胶垫412和多个腰椎橡胶绑带413，多个腰椎金属板411由上至下依次设置，多个腰椎金属板411之间通过腰椎橡胶绑带413连接，且相邻两个腰椎金属板411之间设有腰椎硅胶垫412。其中，此处的腰椎硅胶垫412的结构与上述颈部硅胶垫22的结构相同，其尺寸不等；因此这里不再详细阐述。

[0053] 本实施例中，实际应用时，腹部肌肉42的材质为橡胶，腹部肌肉42包裹在腰椎部件41外侧，模拟人体的腹部软体组织，腹部件40的材料尺寸及质量均与真实人体接近，可以保证简易人体测试模型在爆炸载荷作用下的生物力学数据测试结果的可信度。其中，为满足针对不同年龄段、不同身体特征的人员的腰椎力学性能，可以通过调节腰椎橡胶绑带413的预紧力，模拟腰椎部件41的力学性能。具体地，腰椎部件41的金属硅胶复合结构可以为人体测试模型的整体结构起到支撑作用，同时根据腰椎橡胶绑带413和腰椎硅胶垫412的材料性质，腰椎部件41在受力后可以模拟人体腰椎的弯曲变形。

[0054] 具体的，参照图10，所述臀部件50包括上连接板51、支撑板55、下连接板54和髋关节53，所述上连接板51通过支撑板55与下连接板54连接，所述髋关节53与支撑板55间隙配合。实际应用时，髋关节53与支撑板55之间通过支撑环52实现轴向定位，髋关节53可以绕中心轴自由转动，以便于模拟人体在受到爆炸冲击后的运动特征。

[0055] 具体的，参照图10，所述支撑板55上设置有第一方孔56，所述第一方孔56内设置有臀部加速度传感器57，所述臀部加速度传感器57用于测试臀部件的加速度响应。实际应用时，此处的臀部加速度传感器57安装于臀部件50的质心位置，便于测试臀部件50质心位置的冲击加速度。

[0056] 具体的，参照图11，所述腿部件60包括大腿部件61、膝关节62、膝关节缓冲垫63、第一小腿部件64和第二小腿部件65，所述大腿部件61依次通过膝关节62和膝关节缓冲垫63分别与第一小腿部件64和第二小腿部件65连接，所述大腿部件61的中心设置有圆柱空腔，保证腿部件与真实人体的质量及惯性矩的等效性，所述第一小腿部件64的底部设有腿部力传感器66，所述腿部力传感器66用于测试腿部件的压力响应。

[0057] 本实施例中，腿部力传感器66用于连接脚部件70和第一小腿部件64，在脚部件70受到爆炸冲击载荷作用后，脚部件70将力传递给腿部力传感器66，由于腿部件60和脚部件70的质量、质心及惯性矩和真实人体比较接近，所以腿部力传感器66能够比较准确地测试到简易人体测试模型在受到爆炸载荷作用后的胫骨力曲线。

[0058] 具体的，所述人体测试模型还包括包覆于头部件10、颈部件20、胸部件30、腹部件40、臀部件50、腿部件60和脚部件70外部的温度变色层。实际应用时，此处的温度变色层根据人体各部位的温度耐受上限，选择变色阈值相当的温度变色层，温度变色层可发生可逆变化，可实现简易人体测试模型表面温度的可视化表征。具体地，人体测试模型的外观面即人体测试模型的基体材料外层包覆温度变色材料，在爆炸环境作用下，可发生可逆的颜色变化，以便测试人员能够直观的观测到人体测试模型表面的温度变化，可实现人体测试模型的温度变化的可视化。

[0059] 综上所述，本发明结构简单，测试方便，可适用于爆炸环境下人员损伤评估及人员防护研究测试中，该人体测试模型的整体质量及各部件质量均接近中国50百分位真实人体平均质量，人体测试模型通过简化人体解剖学结构，结合各部件的材质选择，解决了假人复杂结构与力学仿真性之间的矛盾。

[0060] 本发明中披露的说明和实践，对于本技术领域的普通技术人员来说，都是易于思考和理解的，且在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进，也应视为本发明的保护范围。