6岁儿童乘员胸部有限元模型验证及损伤分析

通过构建人体有限元模型,研究交通事故中儿童胸腹部生物力学响应及损伤机理,对提高汽车安全性设计具有重要意义。基于CT医学图像构建了包括胸骨、肋骨和内脏等软硬组织在内的具有详细解剖学结构的6岁儿童乘员胸腹部有限元模型,并构建了具有真实几何形状的斜方肌、外斜肌、冈下肌、肩胛下肌等肌肉组织。利用所构建的模型重构了儿童胸部碰撞尸体试验,仿真得到的胸部撞击力-变形量曲线、粘性准则(Viscous Criterion,VC)值与尸体试验结果呈现一致性,表明了该模型的有效性。对碰撞中肋骨、心脏和肺等胸部组织器官的应力应变进行了分析,结合损伤准则讨论了其损伤状况及损伤机理。

生长板材料属性对6岁儿童乘员膝关节损伤影响分析

目的构建较高仿真度的6岁儿童乘员下肢有限元模型,验证6岁儿童乘员膝关节的有效性;分析在前碰撞载荷下生长板对儿童膝关节的生物力学响应及损伤机制。方法基于儿童生理结构及CT影像构建包含生长板的6岁儿童乘员下肢有限元模型,赋予相应的材料属性;参照Kerrigan等及Haut等的生物力学实验,验证模型的有效性,分析不同生长板材料属性对膝关节损伤的影响。结果通过模型仿真实验与生物力学实验曲线对比验证了模型的有效性;在膝关节区域,生长板的存在可以改变儿童乘员下肢骨折的损伤模式;不同生长板的材料属性,可以影响股骨轴向损伤力的阈值及达到损伤阈值而发生骨折的相对位置。结论所建模型得到有效验证,可用于6儿童乘员膝关节损伤生物力学响应及损伤机制的相关研究及应用。