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申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

摘要：本发明公开了一种基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁，目的是解决爆炸冲击试验中无法研究和评估原发冲击伤，不能完整反映人体冲击波特性等问题。本发明是由前胸壁、后胸壁、左胸壁、右胸壁组成的中心为胸腔的长方体筒状结构，前胸壁、后胸壁、左胸壁、右胸壁都是由明胶液体浇注并填充在柔性超材料拓扑结构中凝固后形成的板块结构，柔性超材料拓扑结构由马蹄形微结构三角形胞元进行平移和旋转按照顶点与顶点连接的方式紧密拓扑而成；明胶液体充斥马蹄形微结构三角形胞元孔洞并包裹柔性超材料拓扑结构；本发明与人体胸壁等效，结构简单，成本低，可批量生产，可用于各种爆炸冲击试验评估冲击波对人体的损伤效果。

主权项：1.一种基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁，其特征在于基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁是由前胸壁4、后胸壁5、左胸壁6、右胸壁7组成的中心为胸腔3的长方体筒状结构，前胸壁4为靠近爆炸点8即直接接触爆炸冲击波的端面，后胸壁5是远离爆炸点8的端面；前胸壁4、后胸壁5、左胸壁6、右胸壁7都是由明胶液体浇注并填充在柔性超材料拓扑结构1中凝固后形成的板块结构，柔性超材料拓扑结构1由马蹄形微结构三角形胞元进行平移和旋转按照顶点与顶点连接的方式紧密拓扑而成；所述柔性超材料拓扑结构1中的马蹄形微结构三角形胞元的圆心角θ满足120°≤θ≤210°，圆弧半径R的取值范围为0R10mm，马蹄形微结构三角形胞元壁厚t为1mm；所述马蹄形微结构三角形胞元通过平移和旋转，相邻马蹄形微结构的顶点联结，相邻马蹄形微结构之间的边相互切合进行拓扑，形成柔性超材料平面结构，再沿着高度方向铺层叠加形成具有空腔的高度为H的三维总体结构，即柔性超材料拓扑结构1；然后将三维整体结构放入浇注模具浇注明胶液体，让明胶液体自然凝固，与三维整体结构结合形成完整的基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁；明胶液体充斥柔性超材料拓扑结构1内部马蹄形微结构三角形胞元孔洞并包裹柔性超材料拓扑结构1，凝固后形成明胶块2；前胸壁4的左端与左胸壁6的前端相连，右端与右胸壁7的前端相连，后胸壁5的左端与左胸壁6的后端相连，右端与右胸壁7的后端相连，其四处连接处为明胶液体浇注并填充柔性超材料拓扑结构凝固形成；前胸壁4和后胸壁5形状、结构相同，左胸壁6和右胸壁7形状、结构相同；基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁是以50百分位成年男性胸部尺寸为基准构建的三维等效胸壁结构，胸部长宽比LW取值范围为1.20～1.42，L为基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁的长，L为242mm～331mm，W为基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁的宽，W为176mm～261mm；基于柔性复合材料的爆炸冲击波响应特性等效仿生胸壁的高度为H，H为100mm～150mm；前胸壁4的长度等于L，前胸壁4的高度等于H，前胸壁4的厚度为T1，T1为20mm～30mm；前胸壁4用于直接承载入射冲击波压力，后胸壁5用于承载透射冲击波压力；左胸壁6的长度等于W，高度等于H，厚度为T2，T2为20mm～30mm；左胸壁6和右胸壁7用于连接前胸壁和后胸壁并承载和传递冲击波压力；胸腔3是由前胸壁4、后胸壁5、左胸壁6、右胸壁7围成的长方体空腔，用于容纳人的胸部；胸腔3的长度L'＝L-2T2，宽度W'＝W-2T1，高度等于H；所述柔性超材料拓扑结构1的长度L*L，宽度W*W，高度H*＝H，柔性超材料拓扑结构1与前胸壁4对应位置的厚度T1*满足20mm≤T1*T1，柔性超材料拓扑结构1与左胸壁6的对应位置厚度为T2*满足20mm≤T2*T2；同时L*，W*，T1*，T2*，马蹄形微结构三角形胞元的圆弧半径R和圆心角θ以及等边三角形边长S满足：其中n1，n2，n3，n4为正整数，n1，n2，n3，n4分别表示L*，W*，T1*，T2*对应胸壁中包含马蹄形微结构三角形胞元的个数。

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