基于網(wǎng)格自動變形技術的肥胖兒童有限元模型建立和碰撞損傷研究.pdf

1、隨著汽車安全技術的發(fā)展，兒童乘車安全性問題逐漸受到重視，兒童乘員的損傷防護技術取得了很大的進展。由于物質(zhì)生活水平和現(xiàn)代醫(yī)療技術的提高，近年來全球肥胖率逐漸增長。然而和一般體型兒童相比，肥胖兒童在汽車碰撞事故中更易遭受傷害。而且現(xiàn)有的碰撞測試假人和人體有限元模型等損傷評價工具都沒有考慮兒童的肥胖體型特征。因此，肥胖兒童乘員的損傷研究已經(jīng)成為汽車安全領域需要解決的重要課題。
　　本研究以10歲兒童有限元模型為研究對象，對肥胖兒童乘員的

2、碰撞損傷進行了研究。首先研究了肥胖對兒童損傷風險的影響，對比了現(xiàn)有的兒童乘員損傷評價工具，并分析了兒童頭部、頸部、胸部和腹部的解剖結構和常用損傷評價準則。其次，由于采用有限元模型研究碰撞過程中的人體響應以評價其損傷時，傳統(tǒng)建模過程復雜耗時，因此開發(fā)了面向人體有限元建模的兩種網(wǎng)格自動變形技術，以一個頭部模型實例對比分析兩種方法的精度和效率。然后在人體數(shù)據(jù)生成器（GEBOD）中輸入兒童的年齡、身高和體重得到簡單的肥胖兒童人體尺寸參數(shù)，獲得肥

3、胖兒童體表模型，并通過網(wǎng)格變形技術將基準模型整體映射得到一個網(wǎng)格精度合格的肥胖兒童有限元模型。最后通過滑臺試驗和胸-腹部撞擊試驗驗證了模型的有效性，并對變形后的肥胖兒童模型和基準模型分別進行了高速和低速工況下的碰撞仿真，對兒童各部位損傷和安全帶-人體接觸響應進行了分析。結果表明，網(wǎng)格自動變形方法能夠快速、有效的生成肥胖兒童有限元模型；和基準兒童模型相比，肥胖兒童的頭部、頸部傷害值有所增加，肋骨腔及內(nèi)臟器官的應力應變值增大導致胸腹部更易受