道路交通事故已經成為威脅人類生命安全的重要因素之一。相對成人,兒童因為身體發(fā)育,社會認知的有限,在道路上顯得更為弱勢。受各方面因素的影響,目前關于兒童行人損傷的研究相對較少。因此,利用有限元的方法,建立不同步態(tài)和不同碰撞方位的仿真實驗,研究步態(tài)和碰撞方位對六歲兒童行人頭部及下肢的運動學和損傷響應的影響非常必要。本文基于實驗室開發(fā)的六歲兒童行人站姿有限元模型,面向Euro NCAP六歲兒童行人模型姿勢的要求,構建六歲兒童行人走姿模型。利用站姿和走姿兩種步態(tài)的六歲兒童行人有限元模型進行行人-汽車側面碰撞仿真實驗,主要對比了頭部和下肢的運動及損傷的異同。結果表明,肩部和頭部撞擊引擎蓋的位置及下肢的運動有明顯差異。頭部撞擊引擎蓋的初始速度均小于車的初始速度11m/s。走姿狀態(tài)時面骨損傷高于站姿,站姿顱骨骨折和腦損傷風險高于走姿。骨盆和撞擊側股骨損傷差別較小。股骨骨折一側的膝關節(jié)的損傷小于未出現骨折一側;走姿狀態(tài)時的對撞側的半月板損傷風險明顯高于站姿。對于脛骨,站姿條件下的左側脛骨（撞擊側）有最大的損傷風險;對于腓骨,則是走姿狀態(tài)時的右側腓骨有最大的損傷風險。利用走姿行人模型進行四種碰撞方位的仿... 

【文章來源】：天津科技大學天津市

【文章頁數】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１不同類型道路使用者的道路交通死亡情況（２０１３年）??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒｏａｄ?ｔｒａｆｆｉｃ?ｍｏｒｔａｌｉｔｙ?ａｍｏｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｒｏａｄ?ｕｓｅｒｓ?（２０１３）??

?天津科技大學碩士學位論文???６０?［?＾?Ｃ＾６０?ＩＢ?１－３歲￣??軍５。、＿?豐１?匕５。?Ｉ?＿４－６歲??｛?｜Ｊ?ａｉｌ?｜：：；?Ｉ??頭面部下肢胸部腹部骨盆上肢?頭面部下肢胸部腹部骨盆??（ａ）?（ｂ）??圖１－３兒童行人損傷分布：（ａ）?ＡＩＳ２＋；?（ｂ）?ＡＩＳ３＋??Ｆｉｇ．?１－３?Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ?ｉｎｊｕｒｙ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｉｎ?ｃｈｉｌｄｒｅｎ：?（ａ）?ＡＩＳ２＋；?（ｂ）?ＡＩＳ３＋??１．２行人碰撞損傷研究現狀??１．２．１碰撞生物力學模型??碰撞生物力學又被稱為損傷生物力學，屬于生物力學研宄的一個分支。碰撞生物??力學以研宄沖擊時人體的響應和降低損傷風險為目的。它的研宄領域包括損傷的定義、??受傷機理的分析、人體沖擊響應、損傷參數和損傷閾值的定量化、保護系統(tǒng)的開發(fā)以??及沖擊發(fā)生時與人體產生同樣響應的碰撞假人和計算機模型的開發(fā)等。目前碰撞生物??力學模型主要包括志愿者、尸體、碰撞假人和計算機模型［９］等。??１．２．１．１志愿者??志愿者實驗是在不產生損傷及疼痛的低負荷條件下實施的，用來分析無損傷情況??下的人體響應。志愿者實驗結果在研究肌肉緊張對人體動態(tài)響應影響方面發(fā)揮作用，??同時可以作為碰撞假人及計算機模型開發(fā)的參考。但，志愿者實驗在樣本選擇上具有??很大局限性，即志愿者多為運動員等參加過訓練的年輕人，并不能代表兒童、老年人??和女性等弱勢群體的特征。志愿者實驗再實施之前需要向倫理審查委員會提交實驗計??劃書并得到其認可。??１．２．１．２尸體實驗??尸體實驗，也稱為ＰＭＨＳＴ?（Ｐｏｓｔ?Ｍｏｒｔａｌ?Ｈｕｍａｎ?Ｓｕｂｊｅ

人??在車輛的認證實驗中經常用到碰撞假人。碰撞假人有金屬或塑料制作的骨骼及人??體軟組織組成。碰撞假人上安裝有輸出某些損傷參數的傳感器，可以輸出頭部質心加??速度、胸部變形量、脊柱加速度、骨盆加速度和膝關節(jié)加速度等人體碰撞損傷參數。??根據碰撞方向及不同的體型碰撞假人可以分為很多種類。如有正面碰撞假人，側面碰??撞假人；兒童假人，第五百分位假人，第五十百分位假人等。典型的行人假人模型有：??Ａｋｉｙａｍａ?Ａ［１８】等在本田公司資助下開發(fā)的極地ＩＩ?（ＰＯＬＡＲ?ＩＩ）行人測試假人如圖１－４??（ｂ）?，?Ｂｊｏｅｒｋｌｕｎｄ?Ｍ［１９＿開發(fā)的Ａｕｔｏｌｉｖ成人假人模型，Ｈａｙａｍｉｚｕ，?Ｎ?＿等開發(fā)的??Ａｕｔｏｌｉｖ六歲兒童假人模型，及Ｈｕｍａｎｅｔｉｃｓ的混ＩＩＩ系列行人假人模型［２１］，如圖卜４，?ｃ。??假人模型雖然能測得某些人體損傷參數，但因碰撞假人必須滿足實驗的可重復性，相??同實驗的結果的再現性，導致碰撞假人在材料上的仿真度不高，且并不能應用應力應??變研究人體局部損傷。運用碰撞假人研究人體碰撞生物力學具有一定的局限性。??＿會??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??圖１－４尸體實驗和假人行人模型：⑻尸體實驗；（ｂ）?ＰＯＬＡＲ丨丨假人；（ｃ）混ＩＩＩ假人??Ｆｉｇ．?１－４?ＰＭＨＳＴ?ａｎｄ?ｄｕｍｍｙ?ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ?ｍｏｄｅｌ：?（ａ）?ＰＭＨＳＴ；?（ｂ）?ＰＯＬＡＲ?ＩＩ?ｄｕｍｍｙ；?（ｃ）?Ｈｙｂｒｉｄ?ＩＩＩ??ｄｕｍｍｙ??１．２．１．４計算機模型??隨著計算機技術及有限元理論的發(fā)展，越來越多的人體計算機模型被開發(fā)。碰撞??生物力學中用到的計算機模型主要有：多剛體模型和有限元模型。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]6歲兒童全頸有限元模型的構建及驗證[J]. 呂文樂,阮世捷,李海巖,崔世海,賀麗娟,王春祥.  醫(yī)用生物力學. 2016(02)
[2]交通事故傷中膝關節(jié)損傷192例特點及分析[J]. 胡勇.  現代醫(yī)藥衛(wèi)生. 2014(17)
[3]350例道路交通事故膝關節(jié)損傷傷殘評定分析[J]. 郭娟寧,湯政,樊愛英.  中國法醫(yī)學雜志. 2012(04)
[4]汽車與行人碰撞中的損傷生物力學研究概覽[J]. 楊濟匡.  汽車工程學報. 2011(03)

碩士論文
[1]6歲兒童行人下肢有限元建模及碰撞響應分析[D]. 李蓓.天津科技大學 2014
[2]兒童行人頭部有限元模型的碰撞仿真分析及顱腦損傷機理研究[D]. 李向楠.天津科技大學 2014
[3]六歲兒童頭部的有限元建模及碰撞仿真分析[D]. 李盼東.天津科技大學 2012



本文編號：3575536