具有详实解剖学结构的国人第5百分位女性胸腹部有限元模型开发及验证

目的预测与评估汽车碰撞中小身材女性胸腹部的生物力学响应及损伤机制。方法基于国人第5百分位女性志愿者CT图像,提取精确的胸腹部几何轮廓,借助相关软件构建具有详实解剖学结构的国人第5百分位女性胸腹部有限元模型,并重构3组胸腹部尸体实验,即胸部正面撞锤冲击实验、腹部正面棒击实验和胸腹部侧面撞锤冲击实验,对模型进行有效性验证。结果仿真实验所得接触力-变形量曲线及胸腹部组织器官损伤生物力学响应与尸体实验结果吻合,验证了模型的有效性。结论该模型可用于小身材女性胸腹部损伤机制的研究,也能应用于小身材女性乘员约束系统的研发及司法鉴定案例分析,并为开发中国体征第5百分位女性整人有限元模型奠定基础。

混Ⅲ5百分位女性假人胸部标定影响因素分析

对混Ⅲ5百分位女性假人胸部进行了标定实验,探讨了标定时间间隔、摆锤冲击速度、环境温度和盆骨螺栓松紧度对混Ⅲ5百分位女性假人胸部标定结果的影响。结果表明,标定时间间隔、摆锤冲击速度和环境温度对混Ⅲ5百分位女性假人胸部标定结果的影响明显,而当盆骨螺栓预紧力矩大于4N·m时,其松紧度对假人胸部标定实验结果的影响很小。因此,对同一假人胸部进行标定实验的时间间隔应不短于60min,同时应严格控制摆锤冲击速度和环境温度。

国人第5百分位女性行人下肢生物力学计算模型开发及应用

目的 预测与评估行人-汽车碰撞中小身材女性行人下肢的生物力学响应及损伤机制。方法 基于符合国人第5百分位女性特征的志愿者CT影像数据,重构具有详细解剖学结构的下肢几何模型,进行表面处理和网格化后,构建下肢有限元计算模型。重构动态三点弯曲尸体试验以及高速载荷下膝关节横向弯曲和剪切尸体试验,对模型进行有效性验证。应用该模型参照Euro NCAP技术公告TB024设置4组行人下肢-汽车碰撞仿真试验,探究第5百分位女性行人下肢损伤机制。结果 通过对比仿真试验与尸体试验结果,验证该模型具有较高的生物仿真度。在4种不同车型仿真试验结果中,SUV车型对下肢损伤最轻。小身材女性下肢股骨最易发生骨折,长骨最先骨折,使得膝关节韧带未见损伤。结论 本文所建下肢有限元模型作为国人第5百分位整人模型开发的一个重要组成部分,为模型研发奠定基础。研究结果对小身材女性行人损伤机制研究和行人保护装置研发有重要的应用价值。

混Ⅲ 5百分位女性假人胸部标定方法探究

针对混Ⅲ5百分位女性假人,目前的胸部标定方法中指定的胸部压缩量区间不在大部分试验样本所处的区间。针对实车碰撞试验数据进行统计,胸部压缩量为20~30mm的样本共占63%,其中中位压缩量为27.1mm。利用改进的更接近于安全带的冲击块对混Ⅲ5百分位女性假人进行标定试验,得到冲击速度为3.47~4.18m/s区间内,胸部压缩量为23.53~29.98mm,选择此区间能够更加真实反映碰撞工况中假人的响应。

汽车追尾碰撞中颈部姿态对生物力学响应的影响

基于中国人体5百分位女性志愿者CT图像数据,构建具有详实解剖学结构的颈部有限元模型,重构志愿者实验验证其有效性,并构建颈部伸展和屈曲姿态模型。参照中国新车评估规程(C-NCAP)鞭打试验,对3种不同姿态颈部模型分别施加加速度曲线,研究驾乘人员颈部不同姿态时的生物力学响应。结果表明:自然姿态下最大应力出现在C7椎体和寰椎与枕骨大孔间的前纵韧带及寰枢关节的囊韧带,椎间盘最大应力出现在C6-C7椎段,且颈部损伤准则(NIC)值和颈部保护准则值(N_(km))均达到阈值。伸展姿态下最大应力出现的位置与自然姿态一致,但是其应力值和N_(km)值在3种姿态中最小。屈曲姿态皮质骨最大应力出现在枢椎齿凸和寰枢关节的囊韧带处,但NIC值在3种姿态中最小。该研究对汽车主动头枕的研发及未来自动驾驶中乘员颈部处于休闲姿态时的碰撞防护措施开发具有一定的参考价值。