【摘要】：我國經濟快速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,人均汽車保有量不斷增大,同時我國交通情況極其復雜,因此汽車交通事故發(fā)生的頻率越來越高。目前,乘員的損傷機理還存在較大的爭議,尤其是不同后碰撞強度下乘員頭頸軟組織的損傷耐受限度及汽車約束系統(tǒng)對此類損傷的影響。因此,針對乘員頭頸損傷機理進一步進行研究,具有一定的理論與現(xiàn)實意義。本研究旨在通過建立具有高度生物逼真度的混合乘員假人模型,研究不同后碰撞強度下乘員的頭頸動力學響應以及頭頸軟組織的損傷情況,研究座椅參數(shù)對乘員頭頸傷害的影響,為汽車座椅的安全設計提供一定的參考。本文首先依據(jù)頸部MRI影像建立了乘員頸部脊髓有限元模型,參考前人的體外研究(軸向拉伸、徑向壓縮與徑向沖擊)驗證頸部脊髓模型的有效性。在湖南大學原有的具有肌肉主被動特性的假人頭頸模型基礎上,將頸部脊髓模型添加到頭頸模型中,以具有詳細腦部結構的頭部替換原有的剛性頭骨,建立了頭頸改進模型,參照瑞典查爾莫斯大學Davidsson等人的志愿者實驗結果對頭頸改進模型的有效性進行驗證。為了提高模型計算效率且保證模型的生物逼真度,將BioRIDⅡ假人的軀干以下部分與頭頸改進模型結合,建立混合假人模型,并利用Davidsson等人的志愿者實驗結果對混合模型進行有效性驗證。然后本文利用成功驗證的混合乘員模型研究了后碰撞下乘員頭頸動力學響應與局部生物力學響應,探討了不同碰撞強度對乘員損傷的影響。最后利用混合模型研究了汽車座椅的幾何參數(shù)對乘員局部生物響應的影響,提出了減小損傷風險的措施。研究結果表明,本文建立的頸部脊髓模型、頭頸改進模型、混合后碰撞乘員模型具有較好的生物逼真度,可以有效的用于頭頸損傷研究;后碰撞中乘員顱骨主要受到剪切作用,當沖擊載荷較低時,隨著沖擊強度加大,乘員顱骨的應力有所增大,但是當沖擊達到高強度時,乘員顱骨應力值有所減小。乘員頭頸軟組織主要受到擠壓作用。大腦應力隨著碰撞強度的加強而不斷增大。小腦與腦干在高強度沖擊下擠壓作用較大,在中等強度沖擊下剪切作用較大。頸部脊髓灰、白質在中等碰撞條件下較容易受到擠壓作用,且灰質的損傷風險高于白質。合理減小頭后間隙、增大頭枕高度、減弱頭枕剛度,可以增強座椅對乘員的保護能力。
【圖文】：

接或間接導致的了350萬人死亡和1800萬人傷殘，給個人與社會帶來巨大的損失和負擔。圖1.1 不同類型事故比例 圖1.2 不同類型事故造成損失比例汽車交通事故中的汽車碰撞可根據(jù)碰撞方向的不同分為正面、側面、追尾以及翻滾等碰撞。2010年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明在各類碰撞事故中，不同類型事故的比例與對應的損失占比分別如圖1.1和1.2所示，其中追尾碰撞發(fā)生的概率為5.2%，造成損失的占比達到了8%。后碰撞由于很少造成乘員致命傷而容易被忽視，但是其造成的乘員頭頸傷害頻率卻很高。2007年日本的一項研究顯示汽車追尾碰撞造成的頸部傷害達90%[4]。在所有交通事故中，駕駛員頭部是最易受到傷害的部位之一[5]，在追尾事故中，腦部損傷的發(fā)生頻率越來越高，且損傷程度與碰撞強度具有一定的相關性。在后碰撞中，由于乘員頸部容易遭受“S”狀的變形

接或間接導致的了350萬人死亡和1800萬人傷殘，給個人與社會帶來巨大的損失和負擔。圖1.1 不同類型事故比例 圖1.2 不同類型事故造成損失比例汽車交通事故中的汽車碰撞可根據(jù)碰撞方向的不同分為正面、側面、追尾以及翻滾等碰撞。2010年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明在各類碰撞事故中，不同類型事故的比例與對應的損失占比分別如圖1.1和1.2所示，其中追尾碰撞發(fā)生的概率為5.2%，造成損失的占比達到了8%。后碰撞由于很少造成乘員致命傷而容易被忽視，但是其造成的乘員頭頸傷害頻率卻很高。2007年日本的一項研究顯示汽車追尾碰撞造成的頸部傷害達90%[4]。在所有交通事故中，駕駛員頭部是最易受到傷害的部位之一[5]，在追尾事故中，腦部損傷的發(fā)生頻率越來越高，，且損傷程度與碰撞強度具有一定的相關性。在后碰撞中，由于乘員頸部容易遭受“S”狀的變形
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U467.14

【參考文獻】

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1 徐超;嚴亞波;吳子祥;張揚;趙雄;裴國獻;雷偉;;脊髓受壓損傷機制的三維有限元分析[J];醫(yī)用生物力學;2014年04期

2 都定元;;創(chuàng)傷評分的演進與AIS 2005[J];創(chuàng)傷外科雜志;2006年03期

3 楊濟匡,姚劍峰;人體頸部動力學響應分析有限元模型的建立和驗證[J];湖南大學學報(自然科學版);2003年04期

相關重要報紙文章 前1條

1 李方;;交通事故 我國人群傷害第一殺手[N];中國消費者報;2014年

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1 曹迎春;基于頸部肌肉主動力的乘員后碰撞頸部損傷機理與防護研究[D];湖南大學;2015年

2 張曉偉;針對尾撞下乘員頸部損傷保護的平動吸能座椅性能分析[D];清華大學;2012年

本文編號：2632364