如何預防戰場上士兵頭部的受創一直是美國陸軍個人頭盔及內襯的發展重點，美國DVBIC中心資料顯示，2001年之後，15萬名美國軍人患有外傷性的腦損傷(TBI)，專家認為曾打過四個月的伊拉克或阿富汗戰爭的軍人中，至少30%曝露在可能的患病危險環境。TBI乃是由每秒1600英尺的衝擊波造成的，衝擊波源自戰場上的地雷、迫擊砲、火箭筒、自殺炸彈以及最常見的即時爆炸裝置。 麻省理工的羅倫斯楊博士，其團隊於2007年獲得為期三年、強化頭盔內襯設計的合約，為了取得完善的使用手冊與原廠之支援，並考慮頭盔、頭部與空氣的複雜接觸行為以及有效模擬爆炸波穿過空氣的物理現象，他們採用Abaqus作為分析工具。 一開始先以簡化的平板模型與頭盔-頭部系統評估不同填充材經歷爆炸衝擊的有效性，對於流體的填充材，CEL可有效複製空氣爆炸的流固耦合現象：高爆衝、短歷時、壓縮效應以及非線性。所有步驟，從建模、非線性分析、多物理場耦合分析到後處理都在Abaqus的界面下操作。 實驗條件是50磅的黃色炸藥於20英尺外爆炸，最大衝擊壓力值達50 psi，足以造成TBI，但不致命。比較結果顯示，對於固態的海綿填充物，當衝擊波抵達內襯，波傳遞到模型背面，在壓力峰值與升壓歷時，分析與實驗結果有不錯的吻合度。若比較固態與液態填充物的傳遞波，玻璃珠、水以及甘油的壓力峰值最低，尤其是玻璃珠的數值僅為海綿的八成不到。此外，由升壓歷時與壓力梯度表現出，玻璃珠、甘油與水擁有最好的衝擊減緩特性。 關鍵字：頭盔、TBI 下載PDF