汽車(chē)行人碰撞中頸部對(duì)頭部動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及顱腦損傷的影響.pdf

1、在汽車(chē)安全性設(shè)計(jì)領(lǐng)域，行人損傷防護(hù)法規(guī)試驗(yàn)方法之一是采用自由飛行的頭部沖擊器來(lái)評(píng)價(jià)汽車(chē)行人碰撞中對(duì)頭部防護(hù)性能，但是試驗(yàn)沒(méi)有考慮到頭部的轉(zhuǎn)動(dòng)，在HIC值的計(jì)算中也沒(méi)有考慮到角速度和角加速度。然而，頸部給予頭部的邊界條件是不可忽視的，特別是它對(duì)顱腦損傷的影響。
　　 本文研究的主要目的是在事故重建的基礎(chǔ)上，分析汽車(chē)-行人碰撞中行人頸部對(duì)頭部動(dòng)力學(xué)響應(yīng)和顱腦損傷的影響。
　　 利用MADYMO多體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)6例典型汽車(chē)-行

2、人碰撞事故進(jìn)行了重建，得到行人頭部的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)參數(shù)。為了探討行人事故中頭部運(yùn)動(dòng)與頸部以及上半身之間可能存在的相互聯(lián)系，對(duì)四種車(chē)型在不同車(chē)速下與50百分位行人碰撞仿真以及6例事故重建中行人頸部的力與力矩進(jìn)行了分析。除此之外，還在重建的基礎(chǔ)上通過(guò)碰撞前5ms頭部-頸部鉸鏈?zhǔn)Хń⒘擞蓄i部力和無(wú)頸部力的兩種模型，對(duì)比兩者輸出的行人模型的頭部質(zhì)心線性加速度、角加速度和HIC值，進(jìn)一步研究頸部以及上半身對(duì)行人頭部動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響。最后利用有限元

3、軟件LS-DYNA對(duì)6例事故分別進(jìn)行了頭部-擋風(fēng)玻璃有限元碰撞模型、頭頸-擋風(fēng)玻璃有限元碰撞模型的顱腦損傷重建，以MADYMO事故重建的輸出參數(shù)為輸入條件，研究頸部對(duì)行人頭部顱腦損傷的影響。
　　 計(jì)算得出，頭部在沒(méi)有頸部力和有頸部力作用時(shí)的線性加速度峰值最大相差40％，角加速度峰值差別范圍為-30％～+28％。HIC值差別最小為40％，最大可到127％。對(duì)于碰撞側(cè)顱內(nèi)壓力和碰撞對(duì)側(cè)顱內(nèi)負(fù)壓，差別范圍分別為-5％～10％和-10

4、％～15％。最大腦等效應(yīng)力和最大腦剪切應(yīng)力情況類似，差別范圍基本上在-34％～30％內(nèi)。
　　 研究表明，頸部對(duì)行人頭部動(dòng)力學(xué)響應(yīng)過(guò)程有非常大的影響，即頭部與上半身之間存在著強(qiáng)烈的耦合關(guān)系。其原因一方面是頸部存在高強(qiáng)度的力與力矩，另一方面則是頸部對(duì)頭部線性加速度峰值、角加速度峰值和HIC值都存在影響，此外頸部載荷還與車(chē)輛前部結(jié)構(gòu)有關(guān)。脫離身體后的頭部線性加速度峰值和HIC值基本都會(huì)增大，角加速度峰值也有很大差別。由于頸部的作用力