高速后碰撞時(shí)人體上頸椎的有限元分析.pdf

1、高速公路上，由于汽車追尾造成乘員頭部和頸部損傷，從而導(dǎo)致高位截癱甚至死亡的事故常有發(fā)生。即使是輕微的車輛后碰撞，也會因“揮鞭傷”給傷者留下長期的后遺癥。因此，對于高速后碰撞時(shí)人體頸部損傷的研究就顯得尤為重要。在國內(nèi)外，大部分學(xué)者研究集中在低速情況下的碰撞，對高速碰撞很少提及，而對于頸部損傷和頸椎拉壓應(yīng)力之間關(guān)系的研究也很少。針對高速行駛時(shí)后碰撞對頸部可能產(chǎn)生的損傷，本文的主要工作如下：
　　(1)人體上頸椎有限元模型的建立。首先建

2、立了一個(gè)能夠反映人體基本結(jié)構(gòu)特征的上頸椎有限元模型。其中，上頸椎模型包括C1(寰椎)、C2(樞椎)、C3、C4、椎間盤、各連接韌帶、肌肉與關(guān)節(jié)囊。并根據(jù)Ewing等人做的志愿者前碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)和Dacidsson等人做的志愿者后碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所建立的人體上頸椎模型的有效性。
　　(2)車輛高速后碰撞人體上頸椎椎骨和椎間盤的動力學(xué)響應(yīng)分析。通過有限元模擬不同速度下(80km/h，120km/h，160km/h)人體上頸椎的高速后碰

3、撞的工況，得出頸椎各椎骨和椎間盤的von-Mises應(yīng)力和軸向壓應(yīng)力。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頸椎椎骨和椎間盤在軸向壓應(yīng)力最大時(shí)刻出現(xiàn)損傷時(shí)其von-Mises應(yīng)力未達(dá)到最大，研究認(rèn)為以軸向應(yīng)力判斷椎骨損傷比von-Mises應(yīng)力更準(zhǔn)確。
　　(3)車輛后碰撞時(shí)基于頸椎運(yùn)動學(xué)的損傷研究。通過對人體上頸椎的應(yīng)變和運(yùn)動學(xué)分析，結(jié)合頸椎運(yùn)動范圍、頸部損傷準(zhǔn)則和醫(yī)療解剖病理學(xué)對椎骨和椎間盤的損傷分別進(jìn)行可能損傷分析預(yù)測，并根據(jù)實(shí)際進(jìn)行討論，同時(shí)提出