伴隨汽車的普及,道路交通安全事故的發(fā)生率也隨之提高,其中正面碰撞的事故發(fā)生率和死亡率遠(yuǎn)高于其他類型的碰撞。人體下肢是正面碰撞中最易損傷的部位,下肢損傷給受害者的家庭及生活帶來極大困擾。致力于乘員保護(hù)的主動制動系統(tǒng)在最近十年內(nèi)發(fā)展迅速,主動剎車雖然能從一定程度上降低傷亡率,但是其制動過程對下肢損傷的影響仍然未知。明確制動過程對下肢損傷的影響不僅能指導(dǎo)主動剎車系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計,也為主動安全系統(tǒng)的下肢防護(hù)提供了理論依據(jù)。肌肉主動力對下肢損傷的影響往往也容易被忽視。本文建立了一個可以模擬肌肉激活的下肢模型,該模型基于湖南大學(xué)行人下肢有限元模型改進(jìn)獲得,改進(jìn)內(nèi)容包含:網(wǎng)格重新劃分;老舊材料參數(shù)更換;增加關(guān)節(jié)囊、關(guān)節(jié)韌帶、關(guān)節(jié)軟骨等,同時建立了能夠模擬肌肉主動力的有限元Hill本構(gòu)模型。將經(jīng)過全面驗證后可以模擬肌肉主動力的下肢模型與Hybrid III 50th假人有限元模型結(jié)合,建立50th百分位混合假人模型。本文選取凱美瑞作為碰撞試驗車,建立并驗證駕駛員約束系統(tǒng),提取整車的加速度曲線作為人體下肢損傷仿真子系統(tǒng)的輸入條件。構(gòu)建真實(shí)的主動剎車仿真環(huán)境,然后設(shè)計實(shí)驗方案進(jìn)行探究。本文設(shè)置了28組仿真對照組:仿真的設(shè)計變量包括碰撞速度(40km/h和50km/h),制動持續(xù)時間(包括有無制動),制動減速度(包含5m/s~2、8m/s~2和10m/s~2),肌肉是否激活。主要探究問題為:(1)在不同的碰撞速度以及制動減速度下,制動過程對下肢損傷的影響;(2)28組仿真之間相鄰兩組進(jìn)行對照,探究肌肉主動力對下肢損傷的影響。研究表明,制動過程包括制動持續(xù)時間長短對假人頭部X向加速度具有顯著的積極影響:隨著制動時間增加,頭部X向加速度降低,對胸部、髖部影響無明顯規(guī)律性。針對下肢損傷,碰撞速度為50km/h時,制動過程會減輕大腿部位損傷,而碰撞速度為40km/h時,制動過程會增大大腿部位損傷;兩種速度工況下,制動過程均增大了膝蓋以下部位下肢的損傷,且有隨制動時間延長而增大的趨勢。兩種碰撞速度下,肌肉主動力雖然均使下肢的股骨軸向力、脛骨指數(shù)增大,但下肢各部位損傷應(yīng)力值降低,肌肉的激活從一定程度上減輕了下肢的損傷。根據(jù)下肢防護(hù)研究結(jié)果:適當(dāng)選取低的膝墊剛度和合理地選擇儀表板設(shè)計參數(shù),有助于減輕大腿和小腿部位的損傷程度;研究能夠應(yīng)用于主動剎車系統(tǒng)的更加靈敏的傳感器來替代制動踏板,有助于降低腳部損傷。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U467.14
【部分圖文】：

當(dāng)某些碰撞不可避免時，主動剎車技術(shù)的應(yīng)用可以降低碰撞的嚴(yán)重乘員的損傷程度。然而想要設(shè)計出能夠最大程度的減少傷亡的主動要的是了解對乘員的損傷影響。損傷的研究意義撞根據(jù)形式可以分為正面碰撞、側(cè)面碰撞、翻滾碰撞、追尾等，前率遠(yuǎn)高于其他碰撞[9]。根據(jù)公安部交管部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)[10]，2010 年的死亡人數(shù)占比如圖 1.1 所示。正面碰撞的死亡人數(shù)要高于其它碰碰撞中人體損傷的主要部位有：頭部，頸部，胸部，腹部以及下肢下肢損傷發(fā)生在汽車正面碰撞中[11]。隨著安全帶的廣泛應(yīng)用以及人增強(qiáng)，頭部，頸部的損傷程度大大降低，而下肢由于受安全帶影響傷仍較為嚴(yán)重。下肢損傷雖然并不致命，卻給受害者的家庭及個人困擾，終生的殘疾以及病痛的折磨都給家庭及社會的不穩(wěn)定因素增加面了解下肢碰撞損傷機(jī)理，才能從根源上做好下肢損傷防護(hù)工作，汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也可為現(xiàn)有法規(guī)的改進(jìn)完善提供合理化建議。17500

?饕?杉∪�、皮肤、韧�?⒅?荊?亟諛業(yè)裙鉤傘Ｍ?2.1 下肢主要骨骼構(gòu)成圖2.1.1 下肢骨骼骨盆主要由兩大塊髖骨和骶骨、尾骨等其他連接骨組成，解剖學(xué)結(jié)構(gòu)如圖 2.2。骶骨尖向下，像一個倒置三角形，主要組成骨骼為骶椎。髖骨是扁骨，它的形狀不規(guī)則，其斜下部為髖臼。髖臼位于髖骨中下方，它的底部是髖臼窩，髖臼與與股骨頭形成髖關(guān)節(jié)。髖骨主要由髂骨、坐骨和恥骨三部分構(gòu)成。髂骨是組成髖骨的最大的骨骼。髖骨的下面是坐骨

圖 2.2 骨盆解剖結(jié)構(gòu)圖體三大長骨之中最重要的。股骨主要組成為股骨頭、股骨股骨頭中間的凹坑，叫做股骨頭凹，該部位附著著關(guān)節(jié)韌連接的部位為股骨頸。股骨頸和股骨體的連接處外部的突靠近內(nèi)側(cè)部位的凹坑叫轉(zhuǎn)子窩。連接大、小轉(zhuǎn)子之間的是股骨的主體部位為股骨干，骨干下端較粗的隆起為股骨髁側(cè)髁，外側(cè)的稱為外側(cè)髁，兩髁之間的凹陷叫髁間窩。股為髕面。
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2835979