论文部分内容阅读
道路交通事故已经成为威胁人类生命安全的重要因素之一。相对成人,儿童因为身体发育,社会认知的有限,在道路上显得更为弱势。受各方面因素的影响,目前关于儿童行人损伤的研究相对较少。因此,利用有限元的方法,建立不同步态和不同碰撞方位的仿真实验,研究步态和碰撞方位对六岁儿童行人头部及下肢的运动学和损伤响应的影响非常必要。本文基于实验室开发的六岁儿童行人站姿有限元模型,面向Euro NCAP六岁儿童行人模型姿势的要求,构建六岁儿童行人走姿模型。利用站姿和走姿两种步态的六岁儿童行人有限元模型进行行人-汽车侧面碰撞仿真实验,主要对比了头部和下肢的运动及损伤的异同。结果表明,肩部和头部撞击引擎盖的位置及下肢的运动有明显差异。头部撞击引擎盖的初始速度均小于车的初始速度11m/s。走姿状态时面骨损伤高于站姿,站姿颅骨骨折和脑损伤风险高于走姿。骨盆和撞击侧股骨损伤差别较小。股骨骨折一侧的膝关节的损伤小于未出现骨折一侧;走姿状态时的对撞侧的半月板损伤风险明显高于站姿。对于胫骨,站姿条件下的左侧胫骨(撞击侧)有最大的损伤风险;对于腓骨,则是走姿状态时的右侧腓骨有最大的损伤风险。利用走姿行人模型进行四种碰撞方位的仿真实验。结果显示,四种碰撞方位中的行人运动存在明显差异,导致0°和180°的HIT值与90°及270°的HIT值,相差约1 Oms;0°和180°碰撞的头部撞击引擎盖的初始碰撞速度均小于车的初始碰撞速度;而90°和270°碰撞则相反。另外,90°和270°碰撞中的面骨的损伤程度远高于0°和180°;270°碰撞时颅骨和脑挫伤风险最大。股骨骨折、骨盆骨折损伤风险位置均不一样;韧带损伤及原因也不同。0°和180°碰撞下的对撞侧的膝关节半月板有很大的损伤风险;处于屈曲状态的胫骨最大应力均大于拉伸侧的;有最大损伤风险的胫骨和腓骨均位于270°碰撞的下肢。结果表明步态和碰撞方位对六岁儿童行人运动学和头部及下肢的损伤有很大影响,其结果可以为六岁儿童行人损伤机理的进一步研究和儿童行人防护装置的开发提供理论参考。