能够模拟颈部肌肉主动力的混合假人模型

构建了具有颈部肌肉精确几何结构和主被动响应的混合假人有限元(FE)模型,以便研究前碰撞形式下,肌肉作用下的颈部损伤机理,这对于汽车乘员保护安全性设计很重要。用已建立并验证的50百分位男性有限元头颈部生物力学模型,来替换50百分位男性HybridⅢ假人原有头颈部;采用美国海军生物力学实验室15g前碰撞志愿者台车实验数据,对该模型进行验证。结果表明:模型输出的头部质心线加速度、角加速度、头部转动角度、以及颈部转动角度,均能较好地拟合实验通道曲线。因此,该模型可用于车辆交通事故中人体头颈部损伤生物力学研究。

基于反馈控制的人体颈部肌肉主动力建模

鉴于用于汽车交通事故仿真研究的人体有限元模型中肌肉主动力的缺失,制约着人体损伤机理的全面认知,建立肌肉主动力数学模型,获得生物逼真度高的仿真结果,以评估主动安全系统的功效,具有重要意义。本文中基于人体头颈部有限元模型,采用LS-DYNA关键字编写反馈控制程序,对颈部肌肉实现肌肉主动力控制,在有限元模型中实现肌肉主动力模拟,并与基准模型和志愿者碰撞试验进行对比分析,结果表明,添加了肌肉主动力反馈控制的头颈部有限元模型的动力学仿真结果更贴近乘员的真实响应,肌肉主动力在提高有限元人体模型生物逼真度方面具有重要作用。

安全气囊点爆展开时儿童颈部约束对颅脑损伤的影响

目的探讨在交通事故中安全气囊点爆展开时儿童颈部约束对颅脑损伤的影响。方法基于已构建并经过有效性验证的3岁儿童头部有限元(finite element, FE)模型,采用FE方法模拟气囊点爆展开对离位(out-of-position, OOP)状态儿童乘员头部的冲击过程,研究颈部约束对交通事故中儿童颅脑响应及其损伤机制的影响。结果颈部约束的头部在受到安全气囊点爆展开的冲击之后,其运动状态与无颈部约束有很大差异,会导致儿童脑组织最大Von Mises应力明显减小,儿童颅脑损伤程度减弱。儿童头部与安全气囊距离为20、25 cm时,有颈部约束的头部脑组织最大颅内压小于没有颈部约束的头部。结论颈部约束对儿童颅脑损伤响应有较大的影响,用FE方法预测儿童颅脑损伤时应考虑颈部约束的影响。