过去数十年来道路交通事故中的行人伤亡现象已经成为亟待解决的经济和社会学问题。传统行人碰撞研究在一定程度上降低了事故中行人损伤频率和损伤严重程度。实际道路交通事故分析表明,事故中行人姿态和体型呈现了显著的多样性,并且这种多样性限制了实际事故中车辆对行人下肢的保护效果。本论文的研究内容包括建立有效的工具平台以生成具有多样化姿态和体型的行人人体有限元模型,并在此平台基础上研究及阐述姿态和体型对于碰撞中行人下肢运动和损伤的影响机理,为深入理解碰撞中行人下肢响应和未来主、被动安全结合背景下的碰撞安全结构设计提供指导和帮助。针对现有人体模型姿态调整算法中存在的低效率、低生物仿真度等缺陷,论文建立了基于关节解剖结构和运动机制的人体模型下肢姿态变换的快速算法。提出了利用模拟人体真实关节运动原理实现有限元人体模型姿态变换的思路。论文开发了结合局部特定解剖学几何结构与真实人体采集数据实现骨骼结构运动预测的方法,分解、预测和实现了下肢各主要关节部位的骨骼相对运动;并引入基于径向基函数的网格变换方法计算了过渡部件形变。该算法在保证结果生物仿真度的同时大幅提升了计算效率。论文开发了基于人体几何统计学模型的参数化行人人体有限元模型。基于合作者建立的人体部件几何统计学模型,论文在行人整体尺度上系统地实现了对具有多样化体型特征的人体进行部件几何预测及位置校准,并利用网格变换方法生成了可用于仿真计算的人体有限元模型。该参数化模型提升了行人碰撞安全研究对于具有多样化体型特征行人的表征能力。姿态变换算法与参数化模型极大的扩充了现有的行人人体有限元模型的体型和姿态的应用范围。以此为基础,论文利用碰撞仿真方法系统研究了行人姿态和体型对碰撞中下肢运动学及损伤响应的影响机理,揭示了膝关节局部几何的不规则性是造成不同姿态下行人损伤响应差异的主要原因;并以肥胖为例研究了体型对于碰撞响应的影响,揭示了增加质量导致的惯性效应是肥胖显著加剧下肢各部位的损伤风险的主要原因。研究结果表明现有的法规试验无法充分覆盖实际事故中可能发生的下肢高损伤风险工况。论文也为未来汽车主、被动安全结合背景下的车辆碰撞安全设计提供了诸如设法诱导膝关节自然弯曲以降低损伤风险等思路。