在汽车安全领域，汽车碰撞安全法规中采用的乘员碰撞损伤准则及乘员保护装置主要是基于50百分位假人模型制定的，由于肥胖乘员体型的不同，现有基于标准体型的乘员损伤准则和保护装置是否适合肥胖乘员是值得探讨的问题。目前尚未开发出肥胖系列假人，相关尸体试验也十分匮乏，而有限元模型在研究肥胖乘员损伤机理方面有着独到的优势，有限元模型不仅可以显示碰撞过程中的力学响应情况，而且更易于控制变量，可将混淆的影响因素独立开来，便于探究肥胖乘员的损伤机理。对于肥胖人体有限元模型而言，其增加的大量皮下脂肪组织是影响其力学响应及损伤机理的重要因素，因此皮下脂肪材料本构模型的选择及参数的确定是决定其有限元模型生物仿真度的关键因素。

脂肪组织占人体总质量的5%～60%，代表新陈代谢相关组织中最具可塑性的组织[1-2]。皮下脂肪组织是一种位于真皮与腱膜和肌肉筋膜之间的结缔组织，与真皮结合牢固，其在吸收与分配机械载荷中起着重要的作用，可以吸收冲击和防止局部应力集中。关于脂肪组织力学性能的研究一直相对较少，且其中大量研究集中于乳腺脂肪组织[3-5]和脚后跟脂肪组织[6-9]，SAMANI 等[10-12]使用不同的本构模型对乳腺脂肪组织进行研究，发现正常乳腺脂肪组织的平均弹性模量在3.25 ～3.6 kPa 之间。MILLER-YOUNG 等[13]使用二阶Mooney-Rivlin 本构模型确定了脚后跟脂肪垫的初始剪切模量约为0.02 kPa。ERDEMIR 等[14]采用一阶Ogden 模型对脚后跟脂肪垫进行研究，提出初始剪切模量为56 kPa。WEARING 等[15]的体内试验研究指出，脚后跟脂肪的割线模量为580±145 kPa。有关皮下脂肪组织的研究一直比较匮乏，且主要以压缩试验为主，拉伸及剪切试验[36]相对较少，这是由于脂肪组织十分柔软，在进行拉伸、剪切试验时不易固定，而无约束压缩试验条件简单，成功率高。国内一直缺少对皮下脂肪组织力学性能的研究，在不同的有关脂肪组织力学性能研究的文献中，给出的材料参数具有较大的差异。这些差异可能由样本、试验条件以及计算方法的不同而引起。在有限元分析方面，很少有针对脂肪组织力学性能研究的仿真试验，且在人体有限元模型中采用的脂肪组织材料参数及本构模型均具有较大差异。基于以上问题，本文对皮下脂肪组织的本构模型及其力学性能研究进展进行了综述。

1 脂肪组织力学试验

1.1 压痕试验

ZHENG 等[16]对8 名志愿者4 个部位的肢体软组织以3 种身体姿势进行测试，采用手动压痕仪评估了下肢软组织的准线性粘弹性特性。从压痕试验中提取数据，对准线性粘弹性本构模型进行拟合。给出初始模量范围为0.22 ～58.4 kPa，非线性因子范围为21.7 ～547 kPa，时间常数范围为0.05 ～8.93 s，材料常数范围为0.029 ～0.277。研究显示，不同受试志愿者、不同部位以及不同姿势等会导致脂肪材料参数发生很大的变化，这可能是由于志愿者间存在个体差异，不同部位脂肪组织分布不同，以及不同姿势会使肌肉收缩程度不同。

GEFEN 等[20]从20 只5 ～6 个月大的绵羊身上采集了20 组直径60 mm、厚45 mm 的脂肪样本，对绵羊的白脂肪组织进行了压痕试验，得到了绵羊臀部脂肪组织的弹性模量值。相比其它研究而言，该研究中压痕试验的样本尺寸更大，加载速度更高，但研究中只给出了压缩至4 mm 时的接触力，未给出0 ～4 mm 之间的接触力值。

SIMS 等[26]基于猪皮下脂肪样本的离体压痕试验，通过使用核磁共振成像（MRI）和反向有限元法获得了脂肪组织的超弹性和粘弹性参数，认为在低、中应变下Neo-Hookean 模型足以模拟压缩载荷下皮下脂肪的力学响应，并求得了代表弹性变形的初始剪切模量μ为0. kPa，代表粘弹性响应的单项Prony 级数的常数α为0.，τ为700±255 s。同时在压痕试验中观测到皮下脂肪组织样本在卸载后具有不可恢复的变形，认为脂肪组织具有弹塑性，这与PATEL 等[17]的研究结论相一致，与GEERLIGS 等[17]的研究结果相反。该研究中未注明试验样本的具体尺寸，Neo- Hookean 单参数模型最简单，但只适用于模拟低、中等应变情况下的弹性变形，在大应变下该模型缺乏非线性度[30]。

1.2 拉伸与压缩试验

WU 等[18]提出了一种新的软组织研究方法，在测试中不需要将皮肤与皮下脂肪组织分离，从而提高了可靠性并减少了测量误差。该研究采用8 个不同皮肤与皮下脂肪厚度比的猪前爪软组织进行无约束压缩测试，将获取的猪皮下脂肪组织力学响应结果与MILLER-YOUNG 等[11]公布的数据相比较，结果发现在大应变下，猪皮下脂肪组织的应力大约是人类脚后跟脂肪垫的5 倍，反映了猪前爪脂肪组织与人类脚后跟脂肪垫组织力学性能的差异。该研究首次量化对比了猪前爪脂肪组织与人脚后跟脂肪垫力学性能上的具体差异，为采用猪皮下脂肪代替人体皮下脂肪研究人体脂肪组织力学性能及材料参数带来的差异提供了一定的参考。