近年來(lái),由于道路設(shè)施的高速發(fā)展及汽車保有量的迅速增加,道路交通事故頻頻發(fā)生,不僅對(duì)公共財(cái)產(chǎn)造成巨大損失,同時(shí)也對(duì)人們的生命帶來(lái)巨大威脅。在所有的道路使用者中,行人處于最弱勢(shì)的地位,在交通事故中存在非常高的傷亡風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)行人損傷部位情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在所有交通事故中,頭部在車輛等碰撞載荷作用下發(fā)生的創(chuàng)傷性腦損傷（Traumatic Brain Injury,TBI）,成為行人致死、致傷的主要因素。因此,開展有關(guān)汽車-行人交通事故中的行人頭部損傷分析就顯得尤為重要。首先,論文回顧了人體頭部有限元模型的發(fā)展歷程,然后分別基于多剛體模型和有限元模型,闡述了碰撞事故中行人頭部落地?fù)p傷的研究現(xiàn)狀。其次,本文根據(jù)兩起真實(shí)的汽車-行人碰撞案例,利用事故調(diào)查報(bào)告記錄的現(xiàn)場(chǎng)信息、車輛前部特征和人體測(cè)量學(xué)參數(shù)對(duì)案例進(jìn)行了事故再現(xiàn)分析。通過(guò)對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)的仿真,重現(xiàn)了事故發(fā)生時(shí)的整個(gè)過(guò)程,詳細(xì)分析了行人動(dòng)力學(xué)響應(yīng)以及行人的受傷情況。對(duì)比真實(shí)交通事故與事故再現(xiàn)的結(jié)果,諸如剎車痕跡、車輛最終停止位置和行人損傷等數(shù)據(jù),驗(yàn)證了人車碰撞模型的可行性和準(zhǔn)確性。然后,基于所建立的多剛體模型,分析由于車型、碰撞速度及角度的不同,引... 

【文章來(lái)源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

8式中：F為車輛制動(dòng)摩擦力，單位為N；s為車輛制動(dòng)印跡，單位為m；m為汽車質(zhì)量，單位為kg；v0為出現(xiàn)制動(dòng)印跡時(shí)的汽車初速度，單位為m/s；φ為道路附著系數(shù)；i為坡度，上坡為正，下坡為負(fù)；g為重力加速度，取g=9.8m/s2。將式（2-2）代入式（2-1）中，得印跡起點(diǎn)處車輛的瞬時(shí)速度為：0v=254(i)s(Km/h)(2-3)（2）通過(guò)人體拋距再現(xiàn)在交通事故中，行人從被車輛撞擊的初始位置開始到最終完全靜止位置的距離即為人體拋距，它包含行人在車上共同運(yùn)動(dòng)時(shí)的載距、行人被拋出后運(yùn)動(dòng)的距離以及行人落到地面后翻滾或滑移的距離。在不明確車輛制動(dòng)狀況的情形下，應(yīng)用行人拋距估算瞬時(shí)碰撞速度不再依靠制動(dòng)印跡進(jìn)行推斷。最常用的車速-拋距關(guān)系解析公式是Searle“墜落-彈跳-滑動(dòng)”模型[38]，具體的行人拋射過(guò)程如圖2-1所示，模型具體描述的行人拋距-拋出速度關(guān)系如下：22232()()2pppppHvtSDDVtgg=+=+(2-4)2322[()]()cossinpppvpgDDHVt+=+(2-5)式中：S為行人拋距，單位為m；Vp為行人拋出速度，單位為m/s；H2為行人重心高度，單位為m；為人體與地面摩擦系數(shù)；θ為行人拋射角。圖2-1基于Searle模型[38]的行人重心軌跡Fig.2-1ThepedestriancentreofgravitytrajectoryinSearle’smodel38]2.2行人頭部解剖結(jié)構(gòu)及損傷機(jī)理2.2.1頭部解剖結(jié)構(gòu)人體頭部可分為面部和顱腦部?jī)蓚�(gè)部分，面部包括面顱骨及其肌肉、皮膚、血管和神經(jīng)組織；顱腦部包括頭皮及其血管和神經(jīng)組織、顱骨、腦膜和腦，腦又包括大腦、小腦及腦干等，如圖2-2所示。

10是腦震蕩，另一種是彌散性軸索損傷。2.3行人頭部損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)及耐受限度2.3.1損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)當(dāng)頭部受到載荷作用時(shí)，不僅有可能會(huì)引起顱骨的結(jié)構(gòu)變形，還會(huì)導(dǎo)致腦組織內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力的類型主要有壓縮應(yīng)力、拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力。頭部能夠承受的這些應(yīng)力值都有一定的上限，若實(shí)際承受的值超過(guò)這個(gè)上限，就會(huì)引起不同類型的頭部損傷。從工程的角度來(lái)看，最常用的指標(biāo)包括韋恩州立大學(xué)的頭部耐受限度曲線和頭部損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)（HIC,HeadInjuryCriterion）。在醫(yī)學(xué)中，最常用的是損傷定級(jí)表（AIS）等。（1）頭部耐受限度曲線韋恩州立大學(xué)[39]的學(xué)者們于1960年提出了韋恩頭部限度曲線，這是全球首次量化頭部損傷耐受限度，如圖2-3所示。該量化曲線是由沖擊頭部前額的時(shí)間、加速度最大值和頭部振蕩關(guān)系所得，根據(jù)曲線顯示，頭部發(fā)生損傷的幾率隨有效加速度作用時(shí)間的增加而增大。曲線代表頭部耐受閾值，超出曲線則代表頭部存在AIS3+等級(jí)的損傷風(fēng)險(xiǎn)。圖2-3頭部耐受限度曲線圖Fig.2-3Thecurveofheadtolerancelimit（2）頭部損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)（HIC）Versaced[40]于1971年提出的頭部損傷評(píng)價(jià)指標(biāo)（HIC），可以準(zhǔn)確區(qū)分在較低的加速度下持續(xù)作用的損傷情況，其表達(dá)式如下：212.521max211[()(())]ttHICttatdttt=(2-6)式中，a(t)為頭部質(zhì)心合成加速度；t2-t1為HIC達(dá)到峰值的時(shí)間間隔，一般取15ms或36ms。當(dāng)選取15ms時(shí)，若HIC值高于1000，則表明存在20%的AIS3+級(jí)頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)。（3）簡(jiǎn)明損傷定級(jí)法（AIS）AIS[41]是評(píng)價(jià)交通事故中人體損傷程度最通用且最受大眾認(rèn)可的一種方法，它以生物力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)器官和組織的損傷程度，對(duì)人體損傷進(jìn)行6個(gè)等級(jí)劃分，劃分結(jié)果如表2-1所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于PC-Crash的汽車與行人碰撞的仿真研究[J]. 王國(guó)林,魯硯,周孔亢.  拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車. 2008(01)
[2]額、枕部直接沖擊導(dǎo)致腦挫裂傷的力學(xué)機(jī)制研究[J]. 何黎民,盧亦成,吳建國(guó),王偉民,劉平,陳學(xué)強(qiáng).  中華神經(jīng)醫(yī)學(xué)雜志. 2005(09)

碩士論文
[1]基于乘員傷害分析的顱腦精細(xì)建模與損傷機(jī)理研究[D]. 王聰.吉林大學(xué) 2015
[2]車輛碰撞事故中顱腦損傷建模與傷害評(píng)價(jià)研究[D]. 胡浩.吉林大學(xué) 2014
[3]基于MADYMO的人—車碰撞事故行人頭部損傷影響因素研究[D]. 石小榮.武漢理工大學(xué) 2013
[4]基于交通事故深度調(diào)查分析的顱腦減速傷研究[D]. 徐臣.重慶理工大學(xué) 2013
[5]車輛碰撞事故中人體頭部生物力學(xué)響應(yīng)仿真模擬研究[D]. 施磊.華南理工大學(xué) 2011
[6]車人碰撞事故再現(xiàn)與數(shù)值仿真分析[D]. 馮晟.上海交通大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3271254