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基于有限元模型的六岁儿童颅脑损伤分析
| 论文题名： | 基于有限元模型的六岁儿童颅脑损伤分析 |
| 关键词： | 汽车工程;安全气囊;儿童群体;颅脑损伤;风险评估 |
| 摘要： | 颅脑损伤是引起，儿童死亡和致残的最常见原因。调查表明在0到14岁的儿童头部损伤中，交通事故和跌落是儿童颅脑损伤的主要诱因。随着有限元技术的发展，有限元模型逐渐成为研究颅脑损伤的重要工具。因此，构建详细的6岁儿童头部有限元模型，通过有限元仿真模拟头部损伤，不仅能够得到颅脑损伤的原因和相应的阂值，并且通过脑组织应力和应变可以探讨儿童头部的损伤机理。 本研究基于已构建的具有详细解剖学结构的6岁儿童头部有限元模型。该模型基于真实儿童头部CT扫描数据，建立了包括脑颅骨和面颊骨等硬组织以及胼胝体、大脑镰等软组织在内的六岁儿童头部有限元模型，并且合理的解释并证明了头部有限元模型的有效性。 为了研究儿童头部跌落伤，参照尸体试验，通过头部有限元模型跌落碰撞仿真从不同跌落位置和不同跌落高度计算头部碰撞的接触力和质心合成加速度，以及颅内压力、应力应变情况，深入分析颅脑损伤机理和颅骨骨折的耐受极限。研究表明，在考察头部不同跌落位置与地面发生碰撞响应时，最大撞击力和峰值加速度出现在前额跌落位置;顶部位置的直接碰撞最容易发生骨缝的骨折，造成颅内压力要大于其他三种碰撞位置;前额跌落位置当跌落高度大于120cm时，造成颅骨骨折的风险很大。 为了得到安全气囊的安全距离，通过模拟安全气囊模型冲击儿童头部有限元模型试验，全面评估气囊与头部的距离参数变化对颅脑损伤的影响。结果表明，随着头部与安全气囊距离的不断减小，造成颅脑损伤的风险越大。 本研究借助6岁儿童头部有限元模型，通过头部有限元模型跌落碰撞仿真试验深入分析颅脑损伤机理和颅骨骨折的耐受极限，包含对脑组织应力应变的分析，减少或降低儿童跌落或跌倒时头部损伤风险;通过安全气囊冲击儿童头部有限元模型试验，研究了气囊与头部的距离变化对颅脑损伤的影响。对生物力学研究具有重要的理论意义和学术价值，研究成果可以广泛应用于颅脑损伤的预防、跌落事故分析以及儿童防护设施开发等。 |
| 作者： | 王晨 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 崔世海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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