M1类车辆致行人下肢损伤的生物力学机制研究

发布时间：2017-11-21 03:10

  本文关键词：M1类车辆致行人下肢损伤的生物力学机制研究

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【摘要】：当今社会汽车已成为不可或缺的运载工具,汽车总量的增加为经济的增长和社会的发展带来了巨大动力,但与此同时交通事故发生数量也随之急剧上升,造成了日益严重的交通安全问题。其中,发生率最高的交通事故形态之一的行人-汽车碰撞事故引起了越来越多学者的关注,在此类损伤当中行人下肢部位损伤几率超过1/4。如何更好地研究行人-汽车碰撞事故中下肢部位的损伤机制,从而更为准确的对此类事故进行司法鉴定、并通过进一步改进车辆设计来降低行人下肢损伤程度,则成为了此类事故研究的热点。本文选取行人-汽车碰撞事故中行人最易受伤的下肢部位作为研究内容。为了进一步明确行人-M1类车辆交通事故中行人下肢损伤的成因机制及其动力学响应,本研究首先对人体下肢解剖学结构进行了详细的介绍,然后对行人-车辆交通事故的现场查勘、环境信息采集、车辆损坏情况的获取以及行人伤亡情况的检定等方法进行了详细的说明。再根据上述方法对典型案例即M1类车辆中保有量较大的面包车和轿车与行人碰撞的交通事故案例进行了大量数据采集,最后运用丰田全人体有限元模型(THUMS,Total Human Model for Safety)和车辆模型对这些典型案例进行损伤过程重建,最终分析出行人碰撞时的运动学响应以及下肢损伤的动力学响应。本研究使用日本丰田公司的THUMS人体有限元模型和已得到有效验证的面包车、轿车模型对典型行人-汽车碰撞案例进行有限元仿真模拟。在设置仿真模拟初始条件中的车辆速度时,采用了一种确定事故中车辆行驶速度的新技术,即事故数据记录器(EDR,Event Data Recorders)。该技术的应用不仅能为本研究提供可靠准确的数据,也为交通事故鉴定机构提供了新的车速鉴定方法。该模拟仿真很好地显示出了行人与车辆发生碰撞时行人的运动轨迹以及行人下肢损伤的动力学响应过程。仿真结果表明,侧面碰撞时,行人与轿车在碰撞速度为40Km/h工况下,行人下肢的股骨、胫骨和腓骨的等效应力von Mises值分别为121.7Mpa、198MPa、243Mpa;与面包车以同样速度撞击行人侧面时三者的应力值则分别为122.4 Mpa、156.4 Mpa和215 Mpa。分析研究提示,有限元模拟仿真中行人下肢的动力学响应与尸检报告或者影像资料得到的行人下肢实际损伤情况较为吻合。本研究依托重庆市八益司法鉴定中心以及国家质检总局组织的交通事故深度调查体系(NAIS,National Vehicle Accident Investigation System)平台,对符合重庆市的道路交通事故案件信息采集方法进行了总结。该方法包括对事故现场的人、车、道路环境信息的采集,车辆损坏情况的深度采集以及行人伤亡情况的获取。该方法的有效应用将帮助交通管理部门更好地分析事故成因并进行责任认定,同时也为其它相关研究(如车辆防护、行人交通伤保护措施等方面)提供大量真实有效的基础数据,对交通事故中行人下肢损伤生物力学机制研究、交通事故司法鉴定以及行人保护措施研究等都有着重要的推进作用和指导意义。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R641;R318.01

【共引文献】

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本文编号：1209462