CN109446575B - 爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置 - Google Patents

爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置，通过获取环境模型参数和人体模型参数，并获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS‑DYNA软件的K文件获得目标计算文件；再调用ANSYS/LS‑DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS‑DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。该方法及装置能够根据参数化设置自动创建获得不同爆炸环境，用于模拟不同爆炸环境下人体的损伤情况，能够直观、准确、高效地评价爆炸冲击波对人体的损伤情况。

Description

爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及有限元数值模拟技术领域，更具体地，涉及一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置。
背景技术
爆炸冲击波对人体的损伤主要是由冲击波超压和冲击波作用时间决定的。当爆炸冲击波与人体生物组织作用时，会诱发人体生物组织产生应力波，应力波在生物组织传播过程中，可能导致生物组织的破裂、撕裂、内爆裂等力学现象的出现，从而对生物组织产生创伤效应。爆炸冲击波对人体的损伤主要集中在含有空气的生物器官，如耳膜、肺、肠胃等，并且爆炸冲击波对肺的损伤是使人致命的关键因素。爆炸产生的巨大冲击波能够瞬间将人的内脏撕裂，对人体造成致命损伤，足见爆炸对人体的巨大伤害。
目前，国内外爆炸冲击损伤领域的研究主要以动物试验或假人试验为主，难以真实地反映出爆炸冲击波对人体的损伤情况。有鉴于此，亟需提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置，以便能够直观、准确、高效地评价爆炸冲击波对人体的损伤情况，从而为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考。
发明内容
本发明实施例为了克服现有技术中爆炸冲击损伤领域的研究难以真实地反映出爆炸冲击波对人体的损伤情况的问题，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置。
根据本发明实施例的第一个方面，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，包括：
获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；
获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；
将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；
获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
根据本发明实施例的第二个方面，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价装置，包括：
第一参数获取模块，用于获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；
第二参数获取模块，用于获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；
参数调用模块，用于将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；
计算评价模块，用于获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
根据本发明实施例的第三个方面，还提供一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述任一所述的方法。
根据本发明实施例的第四个方面，还一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述任一所述的方法。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法及装置，通过获取环境模型参数和人体模型参数，并获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；再获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。该方法及装置能够根据参数化设置自动创建获得不同爆炸环境，用于模拟不同爆炸环境下人体的损伤情况，能够直观、准确、高效地评价爆炸冲击波对人体的损伤情况，从而为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考，具有非常重要的理论研究价值及工程应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电子设备的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明实施例的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明实施例，但不用来限制本发明实施例的范围。
图1为本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，包括：
S1，获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；
具体地，为了对爆炸冲击波的损伤效应进行评价，需先对爆炸过程进行模拟，在进行爆炸过程模拟时，需要首先建立环境模型、人体模型和爆炸物模型。有鉴于此，本实施例中，首先获取环境模型参数和人体模型参数，其中环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置。
需要说明的是，环境类别分为室内环境和户外环境，室内环境对应的环境模型有住宅公寓、商场酒店、写字楼、厂房、高温车间、冷库等，户外环境是指没有任何物体的遮挡，相当于空气域边界条件为非反射边界，不存在冲击波的反射。本实施例中，为了真实地模拟爆炸冲击波对人体的损伤情况，选取的环境类别为室内环境。遮挡物类型包括墙体和门窗等；遮挡物尺寸包括墙体尺寸和门窗尺寸，其中墙体尺寸包括墙体的长、厚和宽，例如，墙体的长、厚和宽可以分别设置为1m、0.5m和0.6m，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定；门窗尺寸包括门窗的宽度和高度，例如，门窗的宽度和高度可以分别设置为1m和1.2m，可以根据实际需求进行设置此处不做具体限定。爆炸物位置和人体位置是相对于同一参考坐标系设置的，可以选定一个参考原点，并以该参考原点为基准设置爆炸物的坐标和人体坐标。
需要说明的是，人体模型尺寸包括S(165～170cm)、M(170～175cm)、L(175～180cm)和XL(180～185cm)，例如，人体模型尺寸可以设置为S(165～170cm)，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。防护设置指的是人体模型有无防护衣等防护措施，本实施例中，为了真实地模拟爆炸冲击波对人体的损伤情况，防护设置为人体模型无防护措施。
S2，获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；
具体地，在上述技术方案的基础上，获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，其中爆炸物的类别包括固体、液体、气体三类，并且固体、液体和气体类爆炸物分别有20、9和28种爆炸物，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。在确定了爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量之后，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量。本实施例中，爆炸物形状设置为球形，在此基础上，根据爆炸物对应的TNT当量获得球形爆炸物的半径。
S3，将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；
具体地，在上述技术方案的基础上，将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件。即，通过环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径对ANSYS/LS-DYNA软件的K文件中的参数进行实例化，实例化后的K文件即为目标计算文件。可以理解的是，目标计算文件中已经包含了实例化的环境模型、人体模型和爆炸物模型。
需要说明的是，ANSYS/LS-DYNA软件是一个显示求解软件，可解决高度非线性结构动力问题，该软件可模拟板料成形、碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能以及多物体接触分析，它可以加入第一类软件包中运行，也可以单独运行。本实施例中的ANSYS/LS-DYNA软件的K文件是通过HyperMesh前处理软件建立并封装好的ANSYS/LS-DYNA计算程序。K文件是提交给ANSYS/LS-DYNA软件中的求解器求解的输入文件，里面包含模型的单元位置信息、个数信息、载荷信息、边界条件信息、初始信息(例如初始速度)、接触关系、材料信息、单元算法信息等等。
S4，获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
具体地，在上述技术方案的基础上，获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，再调用ANSYS/LS-DYNA软件中的求解器根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算。可以理解的是，目标文件的计算即是根据目标文件中实例化的环境模型、人体模型和爆炸物模型进行爆炸模拟。最终，将计算结果与冲击波超压准则和冲量准则进行比对，根据比对结果确定人体各部位的损伤等级。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法，通过获取环境模型参数和人体模型参数，并获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；再获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。该方法能够根据参数化设置自动创建获得不同爆炸环境，用于模拟不同爆炸环境下人体的损伤情况，能够直观、准确、高效地评价爆炸冲击波对人体的损伤情况，从而为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考，具有非常重要的理论研究价值及工程应用价值。
基于上述任一实施例，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，之后还包括：利用LS-PrePost后处理软件提取计算结果，获得人体表面的压力分布和冲量分布；相应地，根据计算结果对人体的损伤等级进行评价，具体为：将人体表面的压力分布和冲量分布分别与冲击波超压准则和冲量准则进行比对，根据比对结果确定人体各部位的损伤等级。
具体地，在调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算之后，利用LS-PrePost后处理软件分别提取人体各部位离爆源最近的、紧贴人体表面的空气域的压力-时间曲线，即获得人体表面的压力分布；再对压力-时间曲线进行积分即可得到冲量-时间曲线，即获得人体表面的冲量分布。
进一步地，将人体表面的压力分布和冲量分布分别与冲击波超压准则和冲量准则进行比对，并根据比对结果确定人体各部位的损伤等级。其中，冲击波超压准则中针对不同范围的冲击波超压设定了对应的损伤等级，其中损伤等级包括无伤、轻伤、中伤、重伤和死亡。其中，无伤等级表示人体基本没有受到任何伤害；轻伤等级表示人体可能出现耳膜破裂和局部脏器点状出血；中伤等级表示人体可能出现听觉器官损伤和中等挫伤、骨折等；重伤等级表示人体可能出现内脏严重挫伤，可引起死亡；死亡等级表示人体可能出现体腔破裂，可引起大部分人死亡。其中，冲量准则中针对一段时间内不同冲量的大小设定了对应的损伤等级，其中损伤等级包括临界损伤状态、1％致命损伤状态、10％致命损伤状态、50％致命损伤状态、90％致命损伤状态和99％致命损伤状态。不同损伤等级对应的冲击波超压值范围和冲量值范围可以根据实际需求进行具体设置，此处不做具体限定。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法，在调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算之后，利用LS-PrePost后处理软件提取计算结果获得人体表面的压力分布和冲量分布，将人体表面的压力分布和冲量分布分别与冲击波超压准则和冲量准则进行比对，根据比对结果确定人体各部位的损伤等级，能够为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考，具有非常重要的理论研究价值及工程应用价值。
基于上述任一实施例，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，获得人体表面的压力分布和冲量分布，之后还包括：将人体表面的压力分布和冲量分布分别以曲线或云图的形式进行显示。
具体地，为了直观地体现人体表面压力分布和冲量分布，本实施例中，在获得人体表面压力分布和冲量分布之后，将人体表面的压力分布和冲量分布分别以曲线或云图的形式进行显示。其中，当将人体表面的压力分布和冲量分布分别以曲线形式进行显示时，针对人体表面的各部位均对应显示一条压力-时间曲线和冲量-时间曲线；当将人体表面的压力分布和冲量分布分别以云图形式进行显示时，云图中显示的是人体模型，且在人体模型中的各部位以不同的颜色进行填充，以显示各部位对应的冲量。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法，在获得人体表面的压力分布和冲量分布之后，将人体表面的压力分布和冲量分布分别以曲线或云图的形式进行显示，有利于直观地体现人体表面压力分布和冲量分布。
基于上述任一实施例，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体为：当爆炸物类别为固体时，根据爆炸物的名称确定爆炸物的爆炸热，根据爆炸物的爆炸热和爆炸物的质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体计算公式如下：
Figure BDA0001812607210000091
其中，WTNT为爆炸物对应的TNT当量；WS为爆炸物的质量；QWS为爆炸物的爆炸热；QTNT为TNT的爆炸热。
具体地，本实施例中，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体过程如下：
当爆炸物类别为固体时，根据爆炸物的名称确定爆炸物的爆炸热，本实施例中，固体爆炸物包括20种不同名称的爆炸物。可以理解的是，不同名称的固定爆炸物对应的爆炸热不同。在此基础上，再根据爆炸物的爆炸热和爆炸物的质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体计算公式如下：
Figure BDA0001812607210000092
其中，WTNT为爆炸物对应的TNT当量；WS为爆炸物的质量；QWS为爆炸物的爆炸热；QTNT为TNT的爆炸热。
基于上述任一实施例，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体为：当爆炸物类别为液体或气体时，根据爆炸物的名称确定爆炸物的燃烧热，根据爆炸物的燃烧热和爆炸物的质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体计算公式如下：
Figure BDA0001812607210000093
其中，α为当量系数；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；Wf为爆炸物的质量；Qf为爆炸物的燃烧热；QTNT为TNT的爆炸热，一般取值为4520kJ/kg。
具体地，本实施例中，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体过程如下：
当爆炸物类别为液体或气体时，根据爆炸物的名称确定爆炸物的燃烧热，本实施例中，液体爆炸物包括9种不同名称的爆炸物，气体爆炸物包括28种不同名称的爆炸物。可以理解的是，不同名称的液体或气体爆炸物对应的燃烧热不同。在此基础上，再根据爆炸物的燃烧热和爆炸物的质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体计算公式如下：
Figure BDA0001812607210000101
其中，α为当量系数，一般取值为4％；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；Wf为爆炸物的质量；Qf为爆炸物的燃烧热；QTNT为TNT的爆炸热，一般取值为4520kJ/kg。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法，能够根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，有利于根据爆炸物对应的TNT当量确定爆炸物的大小，以建立爆炸物的模型。
基于上述任一实施例，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径，具体计算公式为：
Figure BDA0001812607210000102
其中，R为爆炸物的半径；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；ρTNT为TNT的密度。
具体地，本实施例中，爆炸物的形状为球形，因此，在获得爆炸物对应的TNT当量之后，再根据爆炸物对应的TNT当量获得球形爆炸物的半径，具体计算公式为：
Figure BDA0001812607210000103
其中，R为爆炸物的半径；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；ρTNT为TNT的密度，一般取值为1.63g/cm3。
在上述技术方案的基础上，将球形爆炸物的半径和环境模型参数中的爆炸物位置输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件，即可建立爆炸物模型。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法，根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径，有利于根据爆炸物对应的半径建立爆炸物的模型，以实现对爆炸过程的模拟。
基于上述任一实施例，提供一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价，之后还包括：将人体各部位的损伤等级以云图的形式进行显示，根据人体各部位的损伤等级生成并显示评价报告。
具体地，在根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价之后，将人体各部位的损伤等级以云图的形式进行显示，云图中显示的是人体模型，且在人体模型中的各部位以不同的颜色进行填充，以显示各部位对应的损伤等级，有利于直观地体现人体各部位的损伤等级。此外，根据人体各部位的损伤等级生成并显示评价报告，评价报告中以云图的形式显示了人体各部位的损伤等级，并通过文字具体描述了人体各部位的损伤状况，该评价报告能够为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价方法，在根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价之后，将人体各部位的损伤等级以云图的形式进行显示，有利于直观地体现人体各部位的损伤等级；根据人体各部位的损伤等级生成并显示评价报告，能够为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考。
图2为本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价装置的结构示意图，如图2所示，该损伤效应评价装置包括第一参数获取模块21、第二参数获取模块22、参数调用模块23和计算评价模块24，其中：
第一参数获取模块21，用于获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；
具体地，为了对爆炸冲击波的损伤效应进行评价，需先对爆炸过程进行模拟，在进行爆炸过程模拟时，需要首先建立环境模型、人体模型和爆炸物模型。有鉴于此，本实施例中，首先第一参数获取模块21获取环境模型参数和人体模型参数，其中环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置。
第二参数获取模块22，用于获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；
具体地，在上述技术方案的基础上，第二参数获取模块22获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，其中爆炸物的类别包括固体、液体、气体三类，并且固体、液体和气体类爆炸物分别有20、9和28种爆炸物，可以根据实际需求进行设置，此处不做具体限定。在确定了爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量之后，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量。本实施例中，爆炸物形状设置为球形，在此基础上，根据爆炸物对应的TNT当量获得球形爆炸物的半径。
参数调用模块23，用于将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；
具体地，在上述技术方案的基础上，参数调用模块23将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件。即，通过环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径对ANSYS/LS-DYNA软件的K文件中的参数进行实例化，实例化后的K文件即为目标计算文件。可以理解的是，目标计算文件中已经包含了实例化的环境模型、人体模型和爆炸物模型。
计算评价模块24，用于获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
具体地，在上述技术方案的基础上，计算评价模块24获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，再调用ANSYS/LS-DYNA软件中的求解器根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算。可以理解的是，目标文件的计算即是根据目标文件中实例化的环境模型、人体模型和爆炸物模型进行爆炸模拟。最终，将计算结果与冲击波超压准则和冲量准则进行比对，根据比对结果确定人体各部位的损伤等级。
本发明实施例提供的爆炸冲击波的损伤效应评价装置，通过获取环境模型参数和人体模型参数，并获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；再获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。该装置能够根据参数化设置自动创建获得不同爆炸环境，用于模拟不同爆炸环境下人体的损伤情况，能够直观、准确、高效地评价爆炸冲击波对人体的损伤情况，从而为爆炸伤的预防与救治、人员的防护和防护装备的开发提供有益的参考，具有非常重要的理论研究价值及工程应用价值。
图3示出本发明实施例提供的电子设备的结构框图。参照图3，所述电子设备，包括：处理器(processor)31、存储器(memory)32和总线33；其中，所述处理器31和存储器32通过所述总线33完成相互间的通信；所述处理器31用于调用所述存储器32中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的电子设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明实施例的保护范围。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种爆炸冲击波的损伤效应评价方法，其特征在于，包括：
获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；
获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；
将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；
获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价；
所述根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径，具体计算公式为：
Figure FDA0002608623940000011
其中，R为爆炸物的半径；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；ρTNT为TNT的密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，之后还包括：
利用LS-PrePost后处理软件提取计算结果，获得人体表面的压力分布和冲量分布；
相应地，根据计算结果对人体的损伤等级进行评价，具体为：
将人体表面的压力分布和冲量分布分别与冲击波超压准则和冲量准则进行比对，根据比对结果确定人体各部位的损伤等级。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获得人体表面的压力分布和冲量分布，之后还包括：
将人体表面的压力分布和冲量分布分别以曲线或云图的形式进行显示。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体为：
当爆炸物类别为固体时，根据爆炸物的名称确定爆炸物的爆炸热，根据爆炸物的爆炸热和爆炸物的质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体计算公式如下：
Figure FDA0002608623940000021
其中，WTNT为爆炸物对应的TNT当量；WS为爆炸物的质量；QWS为爆炸物的爆炸热；QTNT为TNT的爆炸热。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体为：
当爆炸物类别为液体或气体时，根据爆炸物的名称确定爆炸物的燃烧热，根据爆炸物的燃烧热和爆炸物的质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，具体计算公式如下：
Figure FDA0002608623940000022
其中，α为当量系数；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；Wf为爆炸物的质量；Qf为爆炸物的燃烧热；QTNT为TNT的爆炸热。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价，之后还包括：
将人体各部位的损伤等级以云图的形式进行显示，根据人体各部位的损伤等级生成并显示评价报告。
7.一种爆炸冲击波的损伤效应评价装置，其特征在于，包括：
第一参数获取模块，用于获取环境模型参数和人体模型参数，环境模型参数包括环境类别、遮挡物类型、遮挡物尺寸、爆炸物位置和人体位置，人体模型参数包括人体模型尺寸和防护设置；
第二参数获取模块，用于获取爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量，根据爆炸物类别、爆炸物名称和爆炸物质量计算获得爆炸物对应的TNT当量，并根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径；
参数调用模块，用于将环境模型参数和人体模型参数以及爆炸物的半径输入ANSYS/LS-DYNA软件的K文件获得目标计算文件；
计算评价模块，用于获取计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数，调用ANSYS/LS-DYNA软件根据计算求解的总时长和ANSYS/LS-DYNA核心数对目标计算文件进行计算，根据计算结果对人体各部位的损伤等级进行评价；
根据爆炸物对应的TNT当量获得爆炸物的半径，具体计算公式为：
Figure FDA0002608623940000031
其中，R为爆炸物的半径；WTNT为爆炸物对应的TNT当量；ρTNT为TNT的密度。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至6任一所述的方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至6任一所述的方法。
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