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六岁儿童乘员下肢碰撞响应及损伤机理研究
| 论文题名： | 六岁儿童乘员下肢碰撞响应及损伤机理研究 |
| 关键词： | 汽车工程;安全性能;儿童乘员;下肢碰撞响应;损伤机理 |
| 摘要： | 汽车安全的科学发展与人体损伤生物力学有密切的因果关系。车辆安全是汽车产品研发过程中必须率先考虑的一个重要因素，汽车的安全性能不但要满足或超过各国制定的安全法规，也要满足使用者对其的要求和期望。近些年，安全带和安全气囊的广泛应用改变了车辆碰撞的分布趋势和人体损伤程度，成人乘员的头部和胸部等得到了较好的保护，但是下肢损伤仍然呈有增无减趋势。目前儿童乘员下肢碰撞损伤的研究尤其匮乏。本文在前人研究的基础上，使用有限元分析方法构建高精度六岁儿童乘员下肢有限元模型并进行仿真模拟实验。 本研究在六岁儿童站姿模型的基础上，参照FMVSS213、ECE R44和C-NCAP等法规规定，结合现有儿童座椅标准规范调整六岁儿童的坐姿角度。将儿童站姿几何模型依据生理变化规律进行角度调整，调整乘员下肢角度和部分肌肉干涉，再参照儿童解剖学构建有限元模型，包括长骨、肌肉以及皮肤等。肌肉之间选择使用实体单元进行过渡连接，肌肉与骨骼之间的肌腱采用膜单元过渡连接，最后完成皮肤和筋膜等网格划分。构建成可用于研究汽车碰撞中儿童膝关节等的下肢损伤机理的高仿真度六岁儿童乘员下肢有限元模型。 应用本模型研究了不同工况下儿童下肢的损伤机理。儿童与成人下肢最大的区别之处在于成人髌骨已完全骨化而儿童髌骨尚有软骨，通过对膝关节韧带和髌骨分别赋予成人和儿童相对应的材料参数，研究探讨了儿童长骨骨化和髌骨软骨等对碰撞条件下膝关节损伤的影响。汽车正碰中儿童乘员在前排时下肢与车内中控板发生碰撞而在后排时与座椅骨架发生碰撞，其碰撞角度和接触材料都不尽相同，采用所构建模型研究了前后排不同乘坐位置对下肢损伤的影响，同时讨论了不同碰撞速度条件下儿童乘员下肢的动力学响应，结果表明，儿童乘坐在前排时其下肢损伤风险极高。 本研究构建了高生物仿真度的六岁儿童乘员下肢有限元模型，为深入研究儿童乘员下肢如膝关节的损伤机理提供了有效的工具，对进一步探究膝关节处损伤机理和预防儿童下肢损伤具有重要的现实意义。 |
| 作者： | 王思雨 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 阮世捷 |
| 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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