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

1、在汽車安全性設(shè)計領(lǐng)域，行人損傷防護法規(guī)試驗方法之一是采用自由飛行的頭部沖擊器來評價汽車行人碰撞中對頭部防護性能，但是試驗沒有考慮到頭部的轉(zhuǎn)動，在HIC值的計算中也沒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-行人碰撞中行人頸部對頭部動力學(xué)響應(yīng)和顱腦損傷的影響。
　　 利用MADYMO多體動力學(xué)軟件對6例典型汽車-行

2、人碰撞事故進行了重建，得到行人頭部的動力學(xué)響應(yīng)參數(shù)。為了探討行人事故中頭部運動與頸部以及上半身之間可能存在的相互聯(lián)系，對四種車型在不同車速下與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行了分析。除此之外，還在重建的基礎(chǔ)上通過碰撞前5ms頭部-頸部鉸鏈?zhǔn)Хń⒘擞蓄i部力和無頸部力的兩種模型，對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，進一步研究頸部以及上半身對行人頭部動力學(xué)響應(yīng)的影響。最后利用有限元

3、軟件LS-DYNA對6例事故分別進行了頭部-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，研究頸部對行人頭部顱腦損傷的影響。
　　 計算得出，頭部在沒有頸部力和有頸部力作用時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％。對于碰撞側(cè)顱內(nèi)壓力和碰撞對側(cè)顱內(nèi)負壓，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，頸部對行人頭部動力學(xué)響應(yīng)過程有非常大的影響，即頭部與上半身之間存在著強烈的耦合關(guān)系。其原因一方面是頸部存在高強度的力與力矩，另一方面則是頸部對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值基本都會增大，角加速度峰值也有很大差別。由于頸部的作用力