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1、公安大学学报(自然科学版)2001年第5期No152001JournalofChinesePeople’sPublicSecurityUniversity总第25期Sum25颅骨整体变形的力学分析陈胜泉(无锡市公安局,江苏无锡,214002)摘要颅骨整体变形在法医鉴定中是经常遇到的重要问题,其鉴定结论是法庭审判的主要依据,本文对颅骨在外力作用下产生的整体变形作了力学分析。关键词颅骨变形力学分析法医鉴定中图分类号D91912外力作用于物体,其效应有二方面:一取颅骨的一个局部来研究其局部变形,那是可使物体产生加速度,二是可使物体产生么,我们可以把这些空穴看作是均匀
2、分布变形。在讨论力的外效应时,我们假设物体的,从而可以把颅骨的每一局部看作是准均是一个不可压缩的刚体。但实际上,一切物质和准各向同性的(况且颅骨的骨缝也在随体都将在外力作用下发生变形,只是程度不年龄的增长而不断融合)。同而已。在此,我们对颅骨在外力作用下产112二个概念:生的整体变形作一力学分析。(1)应力(σ,stress)应力是指单位面积上内力的大小,其计1基本假设和概念22算单位用Kg/cm或Kg/mm。111二个假设(2)横向变形系数为简化对颅骨变形的分析,我们假设:物体在受拉伸时,不仅其长度由l拉长(1)均匀连续假设到l1,而且其宽度由原来的b缩到b
3、1。这假设颅骨的性质在各处是均匀一致的,表明,物体内部分布着横向的压应力。同而且骨质是毫无间隙地充满了颅骨。样,物体受压缩时,不仅其长度缩短,而且(2)各向同性假设其宽度也增大。这表明,物体内部分布着横假设颅骨在各个方向都具有相同的机械向的拉应力。性质。由于颅骨各处厚薄不一,曲率不等,记横向绝对变形Δb=b-b1,横向应变有数条骨缝;组成颅骨的内外板均为骨密ε0=Δb/b。质,外板厚于内板,而中层是疏松的板障,在材料力学Hooke定理适用的范围内,因此这三层的力学性能不一。颅骨本身是由同一材料的横向应变ε0与纵向应变ε也成固、液二相构成的多孔弹性体,骨中充满无
4、正比关系。其绝对值之比:μ=
5、ε0
6、/
7、ε
8、为数空穴,穴中充满血液和骨髓,因此颅骨不一常数。μ称为横向变形系数,或称Poisson是均匀连续的,也不是各向同性的。但如果比。各物体的Poisson比可用实验测知。收稿日期:2001-02-21作者简介:陈胜泉(1948年—),男,无锡市人,主检法医师。16陈胜泉:颅骨整体变形的力学分析其原因,我们作如下分析:2颅骨整体变形时的力学分析211分析一我们已知,物体在受纵向压缩时,同时头颅发生整体变形时,头颅发生与力向发生横向拉伸。有人研究,在颅骨两颞部施一致的压缩变形和与力向垂直的拉伸变形。力到接近极限时,额枕径平均
9、可伸长如图1,在单位长度dx内,与受到横向拉伸112cm;当在额枕部施力到接近极限时,两的力f是一致的。颞间横径平均可伸长117cm。因此,当头颅在骨质较厚l1处,发生拉伸的应力为处于两个相反方向的力的夹击下,则整个颅σ1=f/l1dx;骨将发生与力向一致的纵向压缩和横向拉在骨质较薄l2处,发生拉伸的应力为伸。这时候骨质内就产生纵向的压应力和横σ2=f/l2dx。向的拉应力。由于颅骨极限拉应力小于极限由于l1>l2,压应力,因而上述的拉力将首先达到极限值所以f/l1dx10、,另一侧遭打击),因此,在骨质较薄处,所分布的横向拉形成额枕走向的骨折,两侧颞部受击,在两应力较大;而在骨质较厚处,所分布的横向侧颞骨间形成骨折线。但是,这种骨折线不拉应力较小,故在骨质较薄处易致骨折。一定发生在两个相反方向的力的夹击下,在212分析二一处受击时,也可以发生全颅变形,形成从从另一方面考虑:取与力向一致的一条着力点发出的与力向一致的骨折线。有时在狭长条颅骨来分析,该颅骨宽a,A处厚为远离着力点的骨质较薄部位也可发生骨折,l1,B处厚为l2,而且l1>l2(如图2)。图1图2于是在A处,压应力为σ1=f/al1,ε1要比B处的应变ε2要小,即ε1<
11、ε2。同样在B处,压应力为σ2=f/al2。我们已经知道,在Hooke定理适用的范由于l1>l2,所以σ1<σ2。围内,同一材料的横向应变与纵向应变也成又因在A处和B处的同样长度dx内,正比。因此,在A处的横向应变ε10要小于应力与应变成正比,所以,在A处的应变B处的横向应变ε20,也就是ε10<ε20,因17陈胜泉:颅骨整体变形的力学分析此,在骨质较薄处(B)容易发生骨折。志2000年第3期的文章《大法医陈世贤》有人将发生于颅骨受力部位对侧的颅骨中介绍的郑璋死亡案的法医鉴定情况作为本骨折称为“对冲性骨折”,他们认为这与受文的结尾:击后颅内压的突然升高有关,以
12、及与脑组织1995年9月2日,郑璋(女
