基于THUMS模型的人员胸部爆炸冲击波致伤机理

为获得爆炸冲击波下人员胸部损伤机理,借助高保真数字假人模型(Total Human Model for Safety,THUMS),使用Load_Blast_Enhanced方法与任意拉格朗日欧拉(Arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法构建了人体-爆炸流场数值模型,对爆炸冲击波下人体胸部的损伤情况开展数值计算,结合爆炸事故验证模型的有效性;基于冲击波峰值超压准则和Axelsson损伤模型判别6个工况下人员伤情等级,发现仅在TNT当量1500 g、爆距4 m时人员有轻伤风险。基于皮肤、骨骼、心肺的动态响应细致分析人员各组织器官的损伤类型,揭示了人员轻伤时的损伤模式及爆炸冲击波的致伤机理,研究结果可为爆炸致伤人员损伤评估的研究及相关防护装备的设计提供参考。

鞭打试验中BioRID Ⅱ与THUMS模型颈部损伤对比

为设计出可保护乘员颈部安全的座椅,在鞭打试验中,对BioRID Ⅱ和THUMS两种不同乘员模型,研究了颈部损伤情况。根据2015版中国新车评价规程(C-NCAP)中鞭打试验评价规程和评分原则,建立了座椅鞭打试验有限元仿真模型;对这两种模型动态响应和人体颈部损伤状态。结果表明:THUMS模型有较高的生物仿真度,其颈部伤害指数(NIC)、颈部剪切力、颈部扭矩以及上颈部拉力均大于BioRID Ⅱ模型。该结果可为提高和完善BioRID Ⅱ模型的生物仿真度提供参考。

基于SAE J2114翻滚试验的THUMS人体模型损伤研究

研究了台车翻滚试验中驾驶员侧人体动态响应,再现无约束状态下人体头部、颈部真实损伤情况。基于THUMS人体模型进行人体损伤模拟,运用LS-DYNA有限元仿真方法,在Ford Explorer有限元模型的基础上建立整车翻滚模型,将仿真结果与碰撞测试数据库中SAE J2114某台车翻滚试验结果进行对比。结果表明:前1.1 s内,驾驶员颅骨和颈椎骨折风险较小,但是颅脑有损伤的可能性。因此,该模型能反映实际翻滚事故中的乘员损伤趋势和车辆碰撞特性。而且利用THUMS人体模型能模拟乘员的运动响应,可直观地描述人体的受伤部位,但是HybridⅢ50%男性假人颈部不能如实反映人体在翻滚中动态响应。

人体有限元模型THUMS用于正面碰撞乘员损伤研究

用第4代新版丰田人体模型THUMS(Total Human Model for Safety),分析研究了正面碰撞对于乘员人体模型的头部﹑胸部﹑腿部的伤害。基于国内某款运动型多功能车(SUV)零部件试验和正面碰撞试验,利用动态非线性显式有限元方法,建立了有限元约束系统模型,用Hyperworks软件作为前后处理器,用动力学分析软件LS-Dyna为求解器的仿真模式。结果表明:该款THUMS人体模型头骨最大压应力2.4 MPa,颅内压应力44 k Pa,头部无损伤风险;股骨﹑胫骨最大应变0.4%,左右十字韧带应变3.6%,腿部无损伤风险。上肋骨应变大于3%,胸部压缩量达到30 mm,造成胸部简明损伤等级三级(AIS3)的概率为30%。因此,该碰撞工况下最有可能受伤的部位是胸部。

基于THUMS人体模型的正撞乘员伤害研究

通过标定后的50km/h正撞台车模型,分析了THUMS人体模型和Hybrid III假人模型头部和胸部的伤害指标,验证了THUMS人体模型和Hybrid III假人在评估人体头部和胸部损伤方面的一致性,得出了THUMS人体模型在评估正撞乘员头部和胸部伤害方面具有较高精度的结论。通过优化后的台车模型,进一步分析了两种模型头部与胸部的伤害指标。结果表明,THUMS人体模型在评估大脑、颅骨、肋骨和心脏与肺部等内脏器官的损伤方面明显优于Hybrid III假人。总的来说,THUMS人体模型能更全面地评估和预测人体损伤,有利于约束系统和损伤评估标准的改进和完善。

基于THUMS人体模型的小重叠碰撞分析

借助THUMS人体模型,建立了某SUV车型的小重叠碰有限元分析模型。由于车体与壁障重叠率较小,车身结构变形严重,该车结构评级为Poor。借助THUMS人体模型评估了驾驶员伤害情况,得出了驾驶员颅脑产生风险的可行性较小,驾驶员肋骨会产生骨折,心脏及肺部会受到严重损伤,肝脏会产生轻微损伤的结论。

基于Thums人体模型追尾碰撞乘员损伤研究

鞭打试验所采用的BioRID-2假人有其自身局限性,它不能直观地反映乘员韧带、脊椎和内脏等组织的伤害情况.从某座椅的鞭打试验入手,验证了该座椅有限元模型的准确性,并通过Thums人体模型与BioRID-2假人在试验过程中的姿态和部分输出曲线对比,证明了其可靠性,并对Thums人体模型可能出现损伤的身体部位进行了伤害研究.结果表明,该座椅在鞭打试验中除颈部受伤以外,腰椎盘纤维环及下腹部位置的内脏也会有所损伤.利用与医学伤害标准比对的方法来验证了Thums人体模型的可靠性,并指出低速追尾碰撞存在的潜在伤害.

基于THUMS人体模型的某座椅挥鞭伤研究

本文旨在通过组织层面分析C-NCAP鞭打试验中THUMS人体模型颈部的伤害。首先基于C-NCAP(2018版)鞭打试验建立某座椅仿真模型,以医学上的颈部损伤指标作为评价指标对THUMS人体模型颈部进行伤害研究。结果表明,在头部过度弯曲的情况下,颈部各组织的应力应变参数在"C"变形阶段均明显比"S"变形阶段大,软组织损伤更严重,头部的上窜和颈椎过度弯曲都会导致前纵韧带、棘间韧带过度拉伸,易发生撕裂损伤。

基于THUMS人体模型的低速碰研究

文章建立了某车的整车碰撞有限元模型与THUMS人体模型约束系统模型。通过整车碰撞模型计算得出该车23km/h低速碰的加速度脉冲,借助THUMS约束系统模型评估了该车在气囊点爆与不点爆时的人体伤害情况,分析得出,在该速度下气囊不点爆时人体伤害较小。

假人与人体模型在AEB作用下的驾驶员离位响应对比

为研究假人与人体模型在不同制动强度下驾驶员离位响应差异性,进行假人与人体模型的仿真实验。构建人体乘员约束测试装置(THOR)假人和人体安全模型(THUMS)的驾驶员约束系统模型,将MADYMO的主动人体模型(AHM)与LS-DYNA有限元约束系统耦合构建AHM模型的驾驶员约束系统模型,提取假人与人体模型头部、肩部、胸部及膝部的位移―时间历程曲线,并开展假人与人体模型离位差异性分析和不同安全带约束下驾驶员离位分析。结果表明:参考志愿者实验数据,3个模型离位都在志愿者响应通道范围内,人体模型AHM和THUMS具有更高的离位运动生物逼真度;相较于标准安全带,主动预紧安全带能够有效降低驾驶员在自动紧急制动(AEB)工况下离位响应。

侧碰试验假人仿真数据对标及受伤机理研究

基于某款SUV车型约束系统零部件试验和侧面碰撞试验数据,建立了有效可靠的侧碰乘员假人伤害有限元模型;并利用THUMS人体模型替换假人模型进行乘员的损伤研究。结果表明,THUMS人体模型可以形象、直观地对乘员可能损伤部位和损伤程度进行评估和预测,对于乘员安全保护的研究具有重要的意义。

基于有限元法分析钝力性脾损伤的机制

目的采用有限元法对钝力性脾损伤进行损伤生物力学机制分析和损伤重建。方法利用拳头有限元模型分别以4~8 m/s的速度从左季肋区前侧、左侧腋前线处及后侧肩胛线处击打THUMS 4.0人体模型的脾区,观察脾脏在不同条件下应变分布及损伤情况,将模拟结果和真实案例中脾破裂部位相比较,以分析脾损伤机制。结果不同条件下,脾脏易损伤部位和应变分布不同,由于脾脏特殊的解剖学位置,4~8 m/s速度下,前侧钝性暴力不易造成脾损伤,应变主要出现在脾前端和脾门区;左侧钝性暴力易导致脾膈面损伤,脾脏面受到其内侧组织器官的挤压和脾蒂的牵拉而出现损伤,应变分布在脾膈面和脾脏面;后侧钝性暴力易造成脾后端和脾门区损伤,应变主要集中在损伤部位。结论拳击所致脾脏损伤机制多为遭受肋骨的直接撞击、与周围组织器官发生挤压碰撞以及脾蒂的牵拉。

微型轿车碰撞行人的动力学响应与损伤风险(英文)

该文研究了行人与某微型轿碰撞时,车行人动力学响应和损伤风险。以40 km/h的速度碰撞时,行人采用高165 cm,体质量65 kg的人体有限元模型THUMS,分析了下肢弯矩和膝关节弯曲角度、胸部碰撞速度、头部碰撞速度和头部伤害允许指标HIC等人体损伤参数。结果表明:行人大腿、小腿弯曲及膝关节弯曲角度小于行人损伤耐受限度。由于与刚性较高的风挡玻璃下隔板碰撞,行人上胸部肋骨和肩胛骨存在骨折风险。虽头部碰撞速度为10.4 m/s,但头部与刚度较低的风档玻璃碰撞,头部损伤风险小。因此,行人与类似微型轿车的前部结构发生碰撞时,损伤风险较小。

有限元技术在汽车翻滚问题中的研究

为研究汽车翻滚中乘员的头部损伤情况,建立了某乘用车的平台翻滚试验有限元仿真模型,分别采用Hybrid Ⅲ假人和THUMS模型作为驾驶员,对比两者在有无安全带约束情况下的表现。结果表明:两种驾驶员的头部损伤风险均较高,THUMS模型的反应更接近真实情况;安全带对驾驶员头部有明显保护作用。

行人大腿冲击器的生物仿真度

针对汽车行人保护碰撞试验中大腿冲击器的生物力学特性问题,采用THUMS(total human model for safety)人体模型与大腿冲击器进行对比仿真分析.模拟THUMS-SUV行人交通事故,并对THUMS人体模型大腿所受冲击力和弯矩进行了输出.根据事故中行人大腿初始碰撞条件和行人大腿最低能量状态,分别建立两种工况的行人大腿冲击器碰撞模型并进行模拟,对比分析行人大腿冲击器和THUMS人体模型大腿的动态响应、最大瞬间冲击力和最大弯矩.仿真结果表明:相对THUMS人体模型而言,大腿冲击器的最大瞬间冲击力偏高而最大弯矩偏低,行人小腿和上身的运动和接触作用,会影响大腿部位的接触力和最大弯矩,因此大腿冲击器的生物仿真度有待提高.

正碰下6岁儿童乘员的胸部运动学方程与损伤风险分析

为厘清正面碰撞中6岁儿童乘员胸部损伤机理,基于ECE R129法规,选取某款儿童约束系统(CRS),对比Hybrid Ⅲ 6YO假人模型与THUMS 6YO人体有限元模型在正面碰撞中的运动学响应与损伤指标的差异;用Hybrid Ⅲ 6YO假人模型,建立胸部动力学方程,分析正碰中内外力对胸部加速度的影响;对THUMS 6YO人体有限元模型的肋骨、心脏和肺部的应变进行分析,得出儿童乘员的胸部损伤风险。结果表明:Hybrid Ⅲ 6YO假人模型所受到的颈部力与安全的肩带力对胸部加速度的影响较大。THUMS 6YO人体有限元模型的胸部质心合成加速度52.1g,Hybrid Ⅲ 6YO假人模型的加速度38.8g,两者均低于法规规定的参考数值。

基于有限元技术的主动安全带性能研究

本文建立了带THUMS人体模型的驾驶员侧约束系统模型和主动安全带模型,通过对比普通安全带和主动安全带下驾驶员模型在紧急制动下的前倾位移量,来量化研究主动安全带对乘员坐姿的影响,仿真结果表明:紧急制动使乘员产生离位现象,使用主动安全带能够分别减少乘员头部、胸部位移37.5%和81.8%。