中国50百分位行人下肢有限元模型的建模与应用
发布时间：2022-08-02 14:32
在人-车碰撞的交通事故中,下肢是首先受到冲击的部位,因此遭受更大的损伤风险。虽然下肢损伤一般不致命,但是会给受害人带来长时间的伤痛,并带来沉重的经济负担。中国行人保护起步较晚,相关行人保护法规均为参照国外法规制定,尤其是用于新车评价规程（NCAP）的冲击器均为参照国外人体尺寸设计,这就导致相关的行人保护研究可能并不能保护中国行人。同时部分研究证明肌肉主动力在人体碰撞损伤中起着重要的作用。根据上面的介绍,本文主要完成以下工作:首先进行大量的人体测量学数据调查,定量的对比第5、50、95百分位中国人体与欧美人体在下肢测量学数据方面的差异。然后在现有乘员模型的基础上,通过调整姿势,添加脂肪组织,提高下肢有限元模型在碰撞中的动力学响应。接着基于经典的生物力学实验,对改进的有限元模型进行从部件到组件最后到整体的全面验证。最后利用与汽车碰撞的案例,对比分析了与THUMS模型的响应差异,以及对比了肌肉激活与未激活模型响应的差异。通过分析对比人体测量学数据发现,中国人与欧美人在下肢测量学方面确实存在差异,尤其是中国人与美国人在小腿数据上面的差异,基本在10%左右。模型验证结果表明,改进后的有限元模型具...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 行人损伤研究方法
1.2.1 实验研究
1.2.2 仿真研究
1.3 行人下肢保护法规
1.3.1 国外法规
1.3.2 国内法规
1.4 国内外研究现状
1.5 研究目的及内容
1.5.1 本文的研究目的
1.5.2 本文的研究内容
第2章 国内外人体下肢测量学数据对比
2.1 中国人体测量学数据对比
2.2 中美人体测量学数据对比
2.3 中欧人体测量学数据对比
2.3.1 中德人体尺寸对比
2.3.2 中荷人体尺寸对比
2.3.3 中意人体尺寸对比
2.3.4 中瑞人体尺寸对比
2.3.5 中英人体尺寸对比
2.4 讨论
2.5 本章小结
第3章 下肢损伤生物力学及有限元模型改进
3.1 人-车碰撞事故中下肢主要损伤形式及耐受限度
3.1.1 长骨骨折
3.1.2 膝关节损伤
3.2 中国50 百分位人体下肢有限元模型改进
3.3 行人下肢有限元模型及材料参数
3.3.1 骨骼系统
3.3.2 关节
3.3.3 肌肉与脂肪
3.4 本章小结
第4章 中国50百分位行人下肢有限元模型验证
4.1 长骨验证
4.1.1 准静态三点弯曲验证
4.1.2 动态三点弯曲验证
4.2 大腿和小腿验证
4.3 膝关节验证
4.3.1 韧带拉伸验证
4.3.2 膝关节四点弯曲验证
4.4 下肢整体横向弯曲及剪切验证
4.4.1 实验装置及仿真设置
4.4.2 下肢横向弯曲仿真结果
4.4.3 下肢横向剪切仿真结果
4.5 本章小结
第5章 行人下肢损伤分析
5.1 车辆-下肢碰撞模型建立
5.1.1 汽车有限元模型
5.1.2 车辆-下肢碰撞仿真设置
5.2 行人下肢膝关节损伤指标
5.3 身高对行人下肢损伤的影响
5.4 肌肉主动力对行人下肢损伤影响
5.5 讨论
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[2]行人膝关节有限元模型的建立与验证[J]. 张冠军,魏嵬,曹立波,王俊霞,Yang King H.. 汽车工程. 2014(09)
[3]人类工效学基础数据调查研究[J]. 赵朝义. 人类工效学. 2013(01)
[4]行人膝关节韧带的建模及验证研究[J]. 张冠军,曹立波,官凤娇,张勇,Yang King H.. 汽车工程. 2012(01)
[5]基于汽车与行人碰撞载荷特点的下肢长骨建模[J]. 张冠军,曹立波,官凤娇,孙光永,Yang King H. 力学学报. 2011(05)
[6]汽车与行人碰撞中的损伤生物力学研究概览[J]. 杨济匡. 汽车工程学报. 2011(03)
博士论文
[1]行人下肢的碰撞损伤特性及相关参数研究[D]. 张冠军.湖南大学 2009
硕士论文
[1]基于肌肉主动力的颈部有限元建模研究[D]. 粟思橙.湖南大学 2014
[2]行人身高和质量对下肢损伤参数的影响[D]. 罗芬.湖南大学 2013
[3]长沙市汽车交通事故调查与交通伤流行病学研究[D]. 孔春玉.湖南大学 2008
本文编号：3668701
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 行人损伤研究方法
1.2.1 实验研究
1.2.2 仿真研究
1.3 行人下肢保护法规
1.3.1 国外法规
1.3.2 国内法规
1.4 国内外研究现状
1.5 研究目的及内容
1.5.1 本文的研究目的
1.5.2 本文的研究内容
第2章 国内外人体下肢测量学数据对比
2.1 中国人体测量学数据对比
2.2 中美人体测量学数据对比
2.3 中欧人体测量学数据对比
2.3.1 中德人体尺寸对比
2.3.2 中荷人体尺寸对比
2.3.3 中意人体尺寸对比
2.3.4 中瑞人体尺寸对比
2.3.5 中英人体尺寸对比
2.4 讨论
2.5 本章小结
第3章 下肢损伤生物力学及有限元模型改进
3.1 人-车碰撞事故中下肢主要损伤形式及耐受限度
3.1.1 长骨骨折
3.1.2 膝关节损伤
3.2 中国50 百分位人体下肢有限元模型改进
3.3 行人下肢有限元模型及材料参数
3.3.1 骨骼系统
3.3.2 关节
3.3.3 肌肉与脂肪
3.4 本章小结
第4章 中国50百分位行人下肢有限元模型验证
4.1 长骨验证
4.1.1 准静态三点弯曲验证
4.1.2 动态三点弯曲验证
4.2 大腿和小腿验证
4.3 膝关节验证
4.3.1 韧带拉伸验证
4.3.2 膝关节四点弯曲验证
4.4 下肢整体横向弯曲及剪切验证
4.4.1 实验装置及仿真设置
4.4.2 下肢横向弯曲仿真结果
4.4.3 下肢横向剪切仿真结果
4.5 本章小结
第5章 行人下肢损伤分析
5.1 车辆-下肢碰撞模型建立
5.1.1 汽车有限元模型
5.1.2 车辆-下肢碰撞仿真设置
5.2 行人下肢膝关节损伤指标
5.3 身高对行人下肢损伤的影响
5.4 肌肉主动力对行人下肢损伤影响
5.5 讨论
5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[2]行人膝关节有限元模型的建立与验证[J]. 张冠军,魏嵬,曹立波,王俊霞,Yang King H.. 汽车工程. 2014(09)
[3]人类工效学基础数据调查研究[J]. 赵朝义. 人类工效学. 2013(01)
[4]行人膝关节韧带的建模及验证研究[J]. 张冠军,曹立波,官凤娇,张勇,Yang King H.. 汽车工程. 2012(01)
[5]基于汽车与行人碰撞载荷特点的下肢长骨建模[J]. 张冠军,曹立波,官凤娇,孙光永,Yang King H. 力学学报. 2011(05)
[6]汽车与行人碰撞中的损伤生物力学研究概览[J]. 杨济匡. 汽车工程学报. 2011(03)
博士论文
[1]行人下肢的碰撞损伤特性及相关参数研究[D]. 张冠军.湖南大学 2009
硕士论文
[1]基于肌肉主动力的颈部有限元建模研究[D]. 粟思橙.湖南大学 2014
[2]行人身高和质量对下肢损伤参数的影响[D]. 罗芬.湖南大学 2013
[3]长沙市汽车交通事故调查与交通伤流行病学研究[D]. 孔春玉.湖南大学 2008
本文编号：3668701
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