原文传递
三岁儿童乘员胸部有限元模型的构建及损伤分析
| 论文题名： | 三岁儿童乘员胸部有限元模型的构建及损伤分析 |
| 关键词： | 三岁儿童乘员;汽车碰撞事故;胸部损伤;安全座椅;有限元模型 |
| 摘要： | 在机动车事故中，人们越来越注重对儿童乘员的安全保护。由于儿童的身体特征有异于成年人，而且肋骨较软及腔内组织器官仍未完全发育等原因，使得胸部在汽车碰撞事故中属于损伤多发部位，这些损伤严重时甚至足以致命。因此要求我们采取具有针对性的保护措施，使儿童乘员的胸部得到更有力的保护。 本研究基于一名三岁儿童志CT影像，利用MIMICS软件获得各组织的点云模型，借用GEOMAGIC软件进行表面处理及曲面片划分，选用HYPERMESH软件装配及调整得到胸部几何模型，其后配合使用TRUEGRID软件构造有限元网格，并在PAMCRASH软件中赋予材料属性，最终构建具有详细解剖学结构特征的的三岁儿童乘员胸部有限元模型。 参照真实撞锤实验，构造撞锤有限元模型，在PAMCRASH软件中重构撞锤实验，计算输出撞击力随时间变化的曲线及胸部变形随时间变化的曲线，并处理得到撞击力与胸部变形的关系曲线，真实实验的分析结果作对比，验证了该模型的有效性。 根据目前普遍使用的三岁儿童安全座椅的形状，利用HYPERMESH软件构造了简化的儿童安全座椅有限元模型，配合已构建的三岁儿童乘员胸部有限元模型模拟汽车正面碰撞事故，通过改变汽车儿童安全座椅的安装方向、肩带宽度、安全带延伸率及靠背倾角等结构、材料参数，设计了15项实验，对得到的不同结构条件下儿童乘员胸部各组织所受应力情况进行对比分析，得出: (1)对于三岁儿童乘员，必须配备儿童安全座椅。 (2)相比后向安装，前向安装更有利于三岁儿童乘员胸内软组织的保护。 (3)可根据使用者的体质配用相应宽度的肩带，亦可根据正常人各器官所能承受的应力极限对肩带宽度进行调整，将各软组织的损伤降至最轻。 (4)当安全带延伸率在[8％，14％]区间内，使用延伸率较大的安全带更能保护三岁儿童乘员胸部的安全。但同时对于部分心脏或肺脏强度较弱的乘员，建议不要配用延伸率过大的安全带。 (5)当靠背倾角在[0°，10°]的范围内，设计较大靠背倾角更能对三岁儿童乘员胸部起到保护作用。但同时对于有支气管或肺动脉缺陷的乘员，建议不要将靠背倾危调的过大。 |
| 作者： | 梁云飞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李海岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
