轿车与6岁儿童行人不同方位碰撞中下肢损伤分析

Euro NCAP发布的行人模型认证技术公告TB024的最新版本对6岁儿童行人模型认证提出了单独要求,旨在加强对儿童行人的保护。本研究应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)规定并且具有详细解剖学结构的6岁儿童行人有限元模型,设置了4组不同方位行人-汽车碰撞仿真试验,以探究不同碰撞方位下的儿童下肢损伤机理。结果表明,在4种不同角度的碰撞条件下,仅270°背面碰撞时儿童股骨未发生骨折;0°碰撞时儿童下肢膝关节韧带损伤最为严重;180°左侧碰撞下,对撞侧膝关节半月板最容易发生损伤,而撞击侧股骨远端生长板存在较大的受伤风险;270°背面碰撞中儿童的胫骨和腓骨最容易发生损伤。本研究为儿童行人保护和儿童下肢损伤的治疗提供了理论依据,为汽车安全防护装置的研发提供数据支持。     

汽车追尾碰撞中颈部姿态对生物力学响应的影响

基于中国人体5百分位女性志愿者CT图像数据,构建具有详实解剖学结构的颈部有限元模型,重构志愿者实验验证其有效性,并构建颈部伸展和屈曲姿态模型.参照中国新车评估规程(C-NCAP)鞭打试验,对3种不同姿态颈部模型分别施加加速度曲线,研究驾乘人员颈部不同姿态时的生物力学响应.结果表明:自然姿态下最大应力出现在C7椎体和寰椎...     

皮下脂肪组织本构模型及其生物力学性能研究进展

脂肪组织的本构模型和力学性能对研究肥胖人群的碰撞损伤具有重要意义，但往往不同文献中得到的研究结果并不一致，因此，脂肪组织生物力学性能及材料属性仍有待深入研究。从脂肪组织的压痕试验、拉伸与压缩试验、剪切试验等力学试验方面综述了脂肪组织生物力学性能的研究成果，并进一步介绍了有限元分析中常用的脂肪组织材料本构模型，分析了脂肪组织生物力学性能研究所面临的问题及今后的发展方向，为脂肪组织生物力学研究提供了参考。     

儿童安全座椅中填充吸能泡沫对头部的保护效果分析

采用Pam-Crash仿真软件,在已验证的6岁儿童乘员有限元模型上,施加ECE R129法规中规定的减速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过头部质心合加速度、头部性能指标(HPC)、脑组织Von Mises应力、颅内压、剪切应力和泡沫与头部之间的接触力等评价指标,研究侧面碰撞时安全座椅侧翼结构中头枕部位填充吸能泡沫对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:安全座椅中填充泡沫可有效降低侧面碰撞对头部的损伤,且填充PU泡沫的保护效果要优于EPS泡沫。     

乘员与安全气囊初始距离对轻度脑损伤的影响

基于已构建且经验证的成人第50百分位头部有限元模型,在LS-DYNA软件中模拟头部与安全气囊不同初始距离的碰撞过程,探究汽车碰撞中安全气囊与头部不同初始距离对乘员轻度脑损伤的影响。仿真中测得颅脑响应参数如HIC_(15)值、脑灰质处压力、脑组织von Mises应力、脑剪切应力等。对结果的分析表明:当乘员头部与安全气囊的距离大于等于290 mm时,引发轻度创伤性脑损伤的概率均低于50%;随着头部与安全气囊的距离减小,颅脑响应参数值会增大,造成颅脑损伤的概率增大。因此汽车碰撞过程中,尽管乘员合理使用安全带,但当乘员头部与安全气囊距离过近时也会引发轻度创伤性脑损伤,建议两者距离应大于290 mm。     

基于BP神经网络的儿童乘员头部损伤预测模型及评估参数研究

智能座舱与虚拟测评规程的推广,给乘员损伤评价带来新挑战,损伤机理与损伤风险评估参数更加多样化。本文基于图斯特6岁儿童乘员损伤仿生模型与BP神经网络算法构建正面100%重叠刚性壁障工况中乘员坐姿角度与头部损伤指标相关性预测模型,探究不同坐姿下头部损伤风险以及不同评价指标之间的相关性与差异性。结果表明,构建的相关性损伤预测模型具有良好的可信度(R²>0.90),可以用于损伤预测与分析。现有头部损伤评价指标在小角度坐姿范围内(95°～108°)对头损伤评估及预测具有良好的一致性,但是对于大角度坐姿乘员,不同损伤评价指标对头部损伤风险的评估存在显著差异。因此,目前实施的头部损伤评价参数具有局限性,未来虚拟测评中应综合运动学和生物力学参数对头部损伤风险进行更加全面的评估。该研究结果可以为儿童约束系统的改善、虚拟测评以及大角度坐姿乘员头部损伤评价参数的选取提供数据与理论支撑。     

城市公交车内儿童乘员头部损伤的有限元分析

基于已验证的具有详细解剖学结构的头部模型和儿童假人身体有限元模型,构建了具有高计算效率的6岁儿童混合人体有限元模型,结合构建的城市公交车整车有限元模型,选取儿童乘坐公交车时的4个典型位置,对公交车紧急制动和正面碰撞工况下的儿童头部损伤进行了仿真。结果表明,公交车正常行驶紧急制动时头部不会损伤,但在有交通事故发生碰撞时可能会出现头部损伤,给出了容易发生碰撞损伤的乘坐位置,并对头部碰撞损伤的特点进行了分析,为公交车内儿童乘员的安全防护提供理论支撑。     

基于有限元模型的汽车-行人碰撞事故重构研究

利用Hypermesh和Pamcrash软件,建立第50百分位行人下肢有限元模型和简化的厢式货车有限元模型,重构厢式货车倒车时与行人碰撞的交通事故案例,通过将模拟得到的行人损伤情况,比较韧带和骨骼的损伤,与医院给出的伤者诊断结果进行对比来确定初始参数,得出有限元仿真模拟碰撞事故的有效方法.结果表明,通过有限元仿真进行碰...     

基于Euro NCAP典型工况的儿童行人下肢损伤评估方法研究

本文中采用Euro NCAP行人模型认证（TB024）中给出的FCR、MPV、RDS、SUV 4种典型汽车前端结构有限元模型，以及具有详细解剖学结构特征的6岁儿童行人有限元模型来模拟汽车-行人碰撞事故，分析典型工况下汽车前端结构参数对儿童行人下肢损伤的影响。结果表明，RDS车型由于机盖前沿离地间距较小，儿童行人撞击侧股骨大转子位置出现骨折现象；MPV和SUV车型由于扰流板离地间隙较大，对下肢胫骨、腓骨和膝关节韧带的损伤更为严重。最后，基于仿真结果提出了6岁儿童下肢长骨损伤的截面弯矩评价参数，为儿童腿型冲击器研发和数字测评提供参考。     

行人-车辆碰撞中六岁儿童下肢损伤分析及预测

为揭示汽车-行人碰撞事故中车辆前端结构和速度对儿童行人下肢损伤的差异成因及损伤机理，本研究应用符合我国体征且具有详细解剖学结构的六岁儿童行人损伤仿生模型（TUST IBMs 6YO-P），设置了32组涵盖4类常见车型和8种碰撞速度的汽车-行人碰撞仿真，分析下肢运动学和生物力学响应，采用非线性回归建立预测模型对下肢损伤进行评估。结果表明，碰撞速度对儿童下肢长骨骨折和膝关节损伤有直接影响，汽车前保险杠高度影响股骨的损伤程度和膝关节弯曲角度，扰流板离地高度影响胫、腓骨损伤的严重程度。分析膝关节弯曲角度和韧带断裂数据，得出当膝关节弯曲角度分别超出25.9±0.9°、38.6±0.7°、43.2±0.2°时，撞击侧内侧副韧带（MCL）、前交叉韧带（ACL）、后交叉韧带（PCL）发生断裂，基于碰撞速度和前保险杠高度建立的膝关节弯曲角度预测模型，经反求验证该模型可以有效预测膝关节损伤。综合儿童行人下肢长骨骨折评价参数和所建立的小腿弯矩预测模型，发现碰撞速度高于17.94 km/h将会造成儿童小腿骨折。该研究为行人安全法规制定、行人保护装置研发、AEB系统设计和数字化测评提供科学的参考依据。