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面向汽车安全的中国体征50^(th)百分位男性乘员生物力学模型开发及验证 被引量:1
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作者 李海岩 慕鹏飞 +5 位作者 王彦鑫 冉令华 崔世海 贺丽娟 吕文乐 阮世捷 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期1904-1919,共16页
汽车安全领域的智能化和数字化发展都急需能代表真实人体特征的生物力学计算模型。本文以最新中国成年人人体尺寸标准为依据,开发具有自主知识产权的50^(th)百分位中国男性体征汽车乘员生物力学模型(TUST IBMs M50-O)。通过重构3组正面... 汽车安全领域的智能化和数字化发展都急需能代表真实人体特征的生物力学计算模型。本文以最新中国成年人人体尺寸标准为依据,开发具有自主知识产权的50^(th)百分位中国男性体征汽车乘员生物力学模型(TUST IBMs M50-O)。通过重构3组正面钝性冲击、5组侧面钝性冲击和3组整人滑车尸体及志愿者试验,模拟C-NCAP可变形移动壁障侧面碰撞试验,多角度、全方位验证所开发模型的有效性及应用价值。结果表明:11组重构试验数据均在相应的尸体及志愿者试验通道内,平均差异在10%左右,验证了模型的有效性。TUST IBMs M50-O与WorldSID 50^(th)假人模型在侧面碰撞中的运动趋势相同,但TUST IBMs M50-O模型上肢对胸部的挤压,使得胸椎T4和T12质心合成加速度峰值达到43.5g和47.3g,高于WorldSID 50th模型峰值38.5g和41.2g。同时,TUST IBMs M50-O模型也从应力应变角度评估人体组织层面的损伤风险。综上,TUST IBMs M50-O模型展现了类似真实人体的高生物逼真度,可用于组织层面的损伤机理研究,也可为智能汽车安全防护装置及智能高端装备领域产品研发、汽车虚拟测评提供可靠的计算工具和技术支撑。 展开更多
关键词 中国体征人体模型 50^(th)百分位男性 汽车乘员 损伤仿生模型 侧面碰撞
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基于交通事故案例的3岁儿童乘员损伤机制研究
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作者 李海岩 王一达 +3 位作者 贺丽娟 吕文乐 崔世海 阮世捷 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期978-985,共8页
目的通过再现真实交通事故案例探究3岁儿童乘员碰撞损伤机制。方法应用车辆有限元模型和图斯特3岁儿童乘员损伤仿生模型(TUST IBMs 3YO-O),再现CIREN数据库中的交通事故案例,通过综合分析Δv、车辆质量和变形能反求碰撞前车辆的速度,设... 目的通过再现真实交通事故案例探究3岁儿童乘员碰撞损伤机制。方法应用车辆有限元模型和图斯特3岁儿童乘员损伤仿生模型(TUST IBMs 3YO-O),再现CIREN数据库中的交通事故案例,通过综合分析Δv、车辆质量和变形能反求碰撞前车辆的速度,设置碰撞仿真试验再现案例所描述的儿童乘员损伤,分析损伤机制。结果TUST IBMs 3YO-O模型完整地再现出碰撞事故中儿童乘员的损伤。儿童乘员头部运动学响应与生物力学响应表现出差异性,儿童乘员胸腔内部组织器官生物力学响应表明其没有出现损伤,但是胸部3 ms合成加速度达到54 g,超出阈值。结论未来乘员安全评价需要引入生物力学参数。应用高生物逼真度的人体生物力学模型再现交通事故中乘员损伤,不仅更加清晰观察事故中乘员的运动学响应,深度分析碰撞损伤机制,还为数字化评估提供参考依据,也将为儿童乘员保护装置研发和安全法规制定提供参考。 展开更多
关键词 事故再现 儿童乘员 损伤机制 人体生物力学模型 交通事故
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汽车座椅头枕高度对乘员头颈部生物力学响应分析
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作者 李海岩 王福洋 +3 位作者 赵洪乾 贺丽娟 崔世海 吕文乐 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期219-219,共1页
目的探究汽车追尾碰撞事故中,座椅头枕高度对乘员头颈部的运动学和生物力学响应的影响。方法应用中国体征第50百分位男性头颈部生物力学模型和某款汽车头枕有限元模型,设置不同头枕高度的13组汽车追尾碰撞仿真试验,分析头部损伤指标HIC1... 目的探究汽车追尾碰撞事故中,座椅头枕高度对乘员头颈部的运动学和生物力学响应的影响。方法应用中国体征第50百分位男性头颈部生物力学模型和某款汽车头枕有限元模型,设置不同头枕高度的13组汽车追尾碰撞仿真试验,分析头部损伤指标HIC15、脑组织von Mises应力、颈部伤害指标Nkm和颈椎von Mises应力,并分别与头枕高度进行二维非线性拟合得到预测模型。结果全部头颈部损伤参数变化趋势一致,均为随头枕高度的升高先减小后增加,损伤参数最低值出现在头枕最高点与乘员头部最高点差值0~10 mm区间内。在头枕最高点低于乘员头部最高点30 mm以上时,乘员颈椎C1损伤风险最大,头枕最高点低于乘员头部最高点距离小于30 mm以及高于乘员头部最高点时,乘员颈椎C7损伤风险最大。结论汽车座椅头枕设计及乘员实际乘车时,应尽量使得头枕最高点与乘员头部最高点接近以降低乘员在汽车追尾碰撞中头颈部损伤风险。本研究量化评估了汽车座椅头枕高度对乘员头颈部的运动学和生物力学影响,为汽车追尾碰撞中乘员损伤机理研究和座椅头枕安全防护设计提供理论依据和数据支撑。 展开更多
关键词 汽车座椅头枕 损伤风险 碰撞事故 生物力学响应 生物力学模型 汽车追尾 非线性拟合 头部损伤
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损伤生物力学2023年度研究进展
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作者 李海岩 赵洪乾 +3 位作者 王彦鑫 贺丽娟 崔世海 吕文乐 《医用生物力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1026-1033,共8页
损伤生物力学是研究人体在外部载荷作用下的生物力学响应与损伤机制的交叉学科,旨在为预防、诊断与治疗人体损伤提供科学依据,广泛应用于临床医学、运动科学、康复工程、交通安全和航空航天等领域。本文综述了2023年度损伤生物力学的研... 损伤生物力学是研究人体在外部载荷作用下的生物力学响应与损伤机制的交叉学科,旨在为预防、诊断与治疗人体损伤提供科学依据,广泛应用于临床医学、运动科学、康复工程、交通安全和航空航天等领域。本文综述了2023年度损伤生物力学的研究进展,主要涉及损伤机制的深度解析、损伤预测与防护策略创新,以及损伤诊断与康复技术的最新应用。通过系统梳理研究进展,希望为未来损伤生物力学学科的持续发展提供新的研究方向与思路,并致力于推动跨学科交叉融合与技术创新。 展开更多
关键词 损伤生物力学 损伤机制 损伤预测 防护策略 诊断与康复
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基于BP神经网络的儿童乘员头部损伤预测模型及评估参数研究 被引量:3
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作者 王彦鑫 李海岩 +2 位作者 崔世海 贺丽娟 吕文乐 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期329-336,共8页
智能座舱与虚拟测评规程的推广,给乘员损伤评价带来新挑战,损伤机理与损伤风险评估参数更加多样化。本文基于图斯特6岁儿童乘员损伤仿生模型与BP神经网络算法构建正面100%重叠刚性壁障工况中乘员坐姿角度与头部损伤指标相关性预测模型,... 智能座舱与虚拟测评规程的推广,给乘员损伤评价带来新挑战,损伤机理与损伤风险评估参数更加多样化。本文基于图斯特6岁儿童乘员损伤仿生模型与BP神经网络算法构建正面100%重叠刚性壁障工况中乘员坐姿角度与头部损伤指标相关性预测模型,探究不同坐姿下头部损伤风险以及不同评价指标之间的相关性与差异性。结果表明,构建的相关性损伤预测模型具有良好的可信度(R2>0.90),可以用于损伤预测与分析。现有头部损伤评价指标在小角度坐姿范围内(95°~108°)对头损伤评估及预测具有良好的一致性,但是对于大角度坐姿乘员,不同损伤评价指标对头部损伤风险的评估存在显著差异。因此,目前实施的头部损伤评价参数具有局限性,未来虚拟测评中应综合运动学和生物力学参数对头部损伤风险进行更加全面的评估。该研究结果可以为儿童约束系统的改善、虚拟测评以及大角度坐姿乘员头部损伤评价参数的选取提供数据与理论支撑。 展开更多
关键词 损伤仿生模型 儿童乘员 BP神经网络 虚拟测评 坐姿角度
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面向大角度座椅研发的后倾坐姿乘员损伤仿生模型开发及验证
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作者 李海岩 张胜娇 +4 位作者 王彦鑫 张欣玉 崔世海 贺丽娟 吕文乐 《汽车工程》 北大核心 2025年第8期1588-1595,1626,共9页
智能汽车的快速推广使得零重力座椅有了更多的应用场景,这给后倾坐姿乘员约束系统设计带来全新的挑战。为弥补现今碰撞测试假人对后倾坐姿乘员安全研发的局限性,本研究基于图斯特第五百分位女性(TUST IBMs F05)和第五十百分位男性(TUST ... 智能汽车的快速推广使得零重力座椅有了更多的应用场景,这给后倾坐姿乘员约束系统设计带来全新的挑战。为弥补现今碰撞测试假人对后倾坐姿乘员安全研发的局限性,本研究基于图斯特第五百分位女性(TUST IBMs F05)和第五十百分位男性(TUST IBMs M50)乘员损伤仿生模型,通过姿态调整重建,开发后倾坐姿乘员损伤仿生模型,并通过重构尸体试验验证模型有效性。试验结果表明两种模型位移-时间曲线均落在尸体通道内,该模型在胸腰椎、骨盆几何形态上符合真实的人体结构,其他软组织亦兼具详细、逼真的解剖学结构和网格质量良好的优点,具有较高的生物逼真度。模型可为研究后倾坐姿乘员碰撞损伤机理、制订安全防护策略和相关法规提供可靠的基础数据,也为大倾角汽车座椅开发及安全和舒适性测评提供高效的计算工具。 展开更多
关键词 后倾坐姿乘员 损伤生物力学模型 50th百分位男性 5th百分位女性 大角度座椅
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密质骨建模方式对国人第95百分位骨盆生物力学响应的影响
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作者 崔世海 陈威佐 +2 位作者 李海岩 贺丽娟 吕文乐 《医用生物力学》 北大核心 2025年第1期187-193,共7页
目的 构建国人第95百分位具有真实解剖学结构的骨盆有限元模型,探究密质骨建模方式对真实骨盆整体生物力学响应的影响。方法 基于第95百分位男性志愿者骨盆医学影像数据,构建以六面体单元为主的具有真实髋骨密质骨厚度(REA-M)和2 mm均... 目的 构建国人第95百分位具有真实解剖学结构的骨盆有限元模型,探究密质骨建模方式对真实骨盆整体生物力学响应的影响。方法 基于第95百分位男性志愿者骨盆医学影像数据,构建以六面体单元为主的具有真实髋骨密质骨厚度(REA-M)和2 mm均匀密质骨厚度(CON-M)骨盆有限元模型,采用仿真方法重构尸体试验加载工况,通过对比尸体试验结果和仿真结果验证模型的有效性,并探究两种模型在不同工况下的生物力学响应差异。结果 仿真结果表明,两种骨盆模型的整体力学响应与尸体试验结果存在较强相关性,且两种模型之间的力学响应差距多在8%之内,二者的相关性评分差值小于2%。结论 通过重构多个仿真试验验证了本文所建CON-M和REA-M两种骨盆模型的有效性,两种模型的生物力学响应有差异,但力学响应差异较小。从简化模型的角度,可以使用CON-M模型研究骨盆的生物力学响应。 展开更多
关键词 国人第95百分位骨盆有限元模型 高生物仿真度 仿真试验 密质骨厚度 生物力学响应
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全球NCAP行人保护测评的对比研究及展望 被引量:15
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作者 李海岩 杨振 +3 位作者 贺丽娟 吕文乐 崔世海 阮世捷 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期730-738,共9页
新车评估规程作为第三方评价机制倍受汽车企业和广大消费者重视,在促进汽车安全性技术研发方面发挥了重要作用。近年来,全球NCAP在行人保护方面不断改进,最新颁布的C⁃NCAP(2021版)对行人保护提出了更高的要求。本文中对中国、欧洲、澳... 新车评估规程作为第三方评价机制倍受汽车企业和广大消费者重视,在促进汽车安全性技术研发方面发挥了重要作用。近年来,全球NCAP在行人保护方面不断改进,最新颁布的C⁃NCAP(2021版)对行人保护提出了更高的要求。本文中对中国、欧洲、澳大利亚、韩国、日本和拉丁美洲最新版NCAP中行人保护测试方式和评分标准进行综述对比分析,并对行人碰撞保护评价方法做出展望,旨在为汽车企业研发和评价测试人员提供一个全面综合的参考,为我国汽车行人碰撞安全标准的制定提供依据。 展开更多
关键词 全球NCAP 行人保护 测评方法 对比研究
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儿童安全座椅中填充吸能泡沫对头部的保护效果分析 被引量:9
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作者 李海岩 李健 +3 位作者 崔世海 贺丽娟 阮世捷 吕文乐 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期228-233,269,共7页
采用Pam-Crash仿真软件,在已验证的6岁儿童乘员有限元模型上,施加ECE R129法规中规定的减速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过头部质心合加速度、头部性能指标(HPC)、脑组织Von Mises应力、颅内压、... 采用Pam-Crash仿真软件,在已验证的6岁儿童乘员有限元模型上,施加ECE R129法规中规定的减速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过头部质心合加速度、头部性能指标(HPC)、脑组织Von Mises应力、颅内压、剪切应力和泡沫与头部之间的接触力等评价指标,研究侧面碰撞时安全座椅侧翼结构中头枕部位填充吸能泡沫对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:安全座椅中填充泡沫可有效降低侧面碰撞对头部的损伤,且填充PU泡沫的保护效果要优于EPS泡沫。 展开更多
关键词 儿童安全座椅 吸能泡沫 侧面碰撞 头部损伤
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汽车追尾碰撞中颈部姿态对生物力学响应的影响 被引量:4
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作者 李海岩 李广明 +4 位作者 贺丽娟 冉令华 吕文乐 崔世海 阮世捷 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期55-62,共8页
基于中国人体5百分位女性志愿者CT图像数据,构建具有详实解剖学结构的颈部有限元模型,重构志愿者实验验证其有效性,并构建颈部伸展和屈曲姿态模型。参照中国新车评估规程(C-NCAP)鞭打试验,对3种不同姿态颈部模型分别施加加速度曲线,研... 基于中国人体5百分位女性志愿者CT图像数据,构建具有详实解剖学结构的颈部有限元模型,重构志愿者实验验证其有效性,并构建颈部伸展和屈曲姿态模型。参照中国新车评估规程(C-NCAP)鞭打试验,对3种不同姿态颈部模型分别施加加速度曲线,研究驾乘人员颈部不同姿态时的生物力学响应。结果表明:自然姿态下最大应力出现在C7椎体和寰椎与枕骨大孔间的前纵韧带及寰枢关节的囊韧带,椎间盘最大应力出现在C6-C7椎段,且颈部损伤准则(NIC)值和颈部保护准则值(N_(km))均达到阈值。伸展姿态下最大应力出现的位置与自然姿态一致,但是其应力值和N_(km)值在3种姿态中最小。屈曲姿态皮质骨最大应力出现在枢椎齿凸和寰枢关节的囊韧带处,但NIC值在3种姿态中最小。该研究对汽车主动头枕的研发及未来自动驾驶中乘员颈部处于休闲姿态时的碰撞防护措施开发具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 汽车安全 5百分位女性颈部 有限元模型 颈部姿态
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6岁儿童行人-汽车碰撞中碰撞角度对头部损伤的影响 被引量:3
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作者 李海岩 李琨 +4 位作者 黄永强 贺丽娟 崔世海 吕文乐 阮世捷 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期353-358,共6页
目的应用符合欧洲新车安全评鉴协会(the European New Car Assessment Programme,Euro NCAP)要求的6岁儿童行人有限元模型,探究不同碰撞角度对儿童头部损伤的影响。方法应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)并且具有详细解剖学结构的6岁儿... 目的应用符合欧洲新车安全评鉴协会(the European New Car Assessment Programme,Euro NCAP)要求的6岁儿童行人有限元模型,探究不同碰撞角度对儿童头部损伤的影响。方法应用符合Euro NCAP技术公告(TB024)并且具有详细解剖学结构的6岁儿童行人有限元模型,设置4组行人-汽车碰撞仿真试验,探究不同碰撞角度下儿童头部损伤情况。人体头部质心初始位置在车的纵向中心线上,轿车初速度为40 km/h,轿车分别与人体右侧、前侧、左侧、后侧碰撞(即0°、90°、180°、270°)。比较不同碰撞角度下运动学差异和头部碰撞响应,同时分析面骨和颅骨的损伤情况。结果通过分析儿童行人头部接触力、头部质心合加速度、头部质心相对于车的合速度、头部损伤标准(head injury criterion,HIC15)、面骨骨折情况以及颅骨应力分布发现,背面、正面碰撞下儿童头部骨折及发生脑组织损伤的风险大于侧面碰撞,其中背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最高,侧面碰撞下儿童行人头部损伤风险最低。结论背面碰撞下儿童行人头部损伤风险最大,研究结果对行人-汽车碰撞评估和防护装置研发具有重要的应用价值。 展开更多
关键词 儿童行人 有限元模型 人车碰撞 头部损伤
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肥胖对乘员碰撞损伤影响机制的研究进展 被引量:3
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作者 崔世海 段海彤 +3 位作者 李海岩 贺丽娟 吕文乐 阮世捷 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期548-554,共7页
现有汽车安全设计和法规主要是基于标准体型的50百分位人群,在肥胖人群不断增长的趋势下,研究肥胖乘员的碰撞损伤和防护越来越重要。现有研究中多采用事故统计分析、尸体实验、多刚体模型和有限元模型等方法探讨肥胖乘员的损伤机制,肥... 现有汽车安全设计和法规主要是基于标准体型的50百分位人群,在肥胖人群不断增长的趋势下,研究肥胖乘员的碰撞损伤和防护越来越重要。现有研究中多采用事故统计分析、尸体实验、多刚体模型和有限元模型等方法探讨肥胖乘员的损伤机制,肥胖对乘员的碰撞损伤主要有泡沫效应假说、躯干几何形状变化假说和质量效应假说等多种提法,可见肥胖乘员的损伤机制尚不明确。在全面总结肥胖乘员的碰撞损伤机制基础上,阐述当前肥胖乘员碰撞损伤研究所面临的问题及未来研究的发展方向。 展开更多
关键词 肥胖乘员 损伤机制 泡沫效应 质量效应
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中国体征第五百分位女性汽车乘员损伤仿生模型开发及验证 被引量:3
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作者 李海岩 胡静 +4 位作者 贺丽娟 冉令华 吕文乐 崔世海 阮世捷 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1965-1974,共10页
面向智能汽车安全研发和未来数字化测评技术,有效预测与评估小身材女性在汽车碰撞中的运动学和生物力学响应及损伤机理,本研究基于志愿者CT医学影像数据,开发了具有自主知识产权的符合中国人体特征的第五百分位女性汽车乘员损伤仿生模... 面向智能汽车安全研发和未来数字化测评技术,有效预测与评估小身材女性在汽车碰撞中的运动学和生物力学响应及损伤机理,本研究基于志愿者CT医学影像数据,开发了具有自主知识产权的符合中国人体特征的第五百分位女性汽车乘员损伤仿生模型。采用4种区域加载方式,重构了5组小身材女性胸腹部钝性冲击尸体试验,从接触力-压缩量曲线以及生物力学响应等数据对模型的有效性进行评估。同时将仿真结果与相同加载条件下局部胸腹部模型的响应结果进行对比,分析四肢对胸腹部刚度响应的影响。结果表明:对于5组不同冲击速度和冲击质量的尸体试验,模型预测的结果与尸体试验数据趋于一致,验证了该模型具有较高的生物逼真度,因此可应用于汽车安全领域乘员保护测试试验的仿真计算,以降低研发成本。在四肢运动响应的作用下,整人模型的胸腹部刚度表现出略高于局部胸腹部模型的特征,证明了使用整人模型来评估损伤会更加精确。该模型能定量预测与评估人体组织器官的损伤以研究具有中国体征的小身材女性汽车乘员的损伤机理,也将为汽车数字化测评技术、汽车主被动安全一体化研究和智能汽车座舱安全防护装置的研发提供基础数据和技术支撑。 展开更多
关键词 中国第五百分位女性 汽车乘员 损伤仿生模型 生物力学响应 损伤机理
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乘员与安全气囊初始距离对轻度脑损伤的影响 被引量:3
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作者 李海岩 李鑫杰 +3 位作者 崔世海 贺丽娟 阮世捷 吕文乐 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期882-886,893,共6页
基于已构建且经验证的成人第50百分位头部有限元模型,在LS-DYNA软件中模拟头部与安全气囊不同初始距离的碰撞过程,探究汽车碰撞中安全气囊与头部不同初始距离对乘员轻度脑损伤的影响。仿真中测得颅脑响应参数如HIC15值、脑灰质处压力、... 基于已构建且经验证的成人第50百分位头部有限元模型,在LS-DYNA软件中模拟头部与安全气囊不同初始距离的碰撞过程,探究汽车碰撞中安全气囊与头部不同初始距离对乘员轻度脑损伤的影响。仿真中测得颅脑响应参数如HIC15值、脑灰质处压力、脑组织von Mises应力、脑剪切应力等。对结果的分析表明:当乘员头部与安全气囊的距离大于等于290 mm时,引发轻度创伤性脑损伤的概率均低于50%;随着头部与安全气囊的距离减小,颅脑响应参数值会增大,造成颅脑损伤的概率增大。因此汽车碰撞过程中,尽管乘员合理使用安全带,但当乘员头部与安全气囊距离过近时也会引发轻度创伤性脑损伤,建议两者距离应大于290 mm。 展开更多
关键词 初始距离 安全气囊 轻度创伤性脑损伤 50百分位头部有限元模型
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基于Euro NCAP典型工况的儿童行人下肢损伤评估方法研究 被引量:1
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作者 李海岩 李琨 +4 位作者 黄永强 贺丽娟 崔世海 吕文乐 阮世捷 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期893-899,918,共8页
本文中采用Euro NCAP行人模型认证(TB024)中给出的FCR、MPV、RDS、SUV 4种典型汽车前端结构有限元模型,以及具有详细解剖学结构特征的6岁儿童行人有限元模型来模拟汽车-行人碰撞事故,分析典型工况下汽车前端结构参数对儿童行人下肢损伤... 本文中采用Euro NCAP行人模型认证(TB024)中给出的FCR、MPV、RDS、SUV 4种典型汽车前端结构有限元模型,以及具有详细解剖学结构特征的6岁儿童行人有限元模型来模拟汽车-行人碰撞事故,分析典型工况下汽车前端结构参数对儿童行人下肢损伤的影响。结果表明,RDS车型由于机盖前沿离地间距较小,儿童行人撞击侧股骨大转子位置出现骨折现象;MPV和SUV车型由于扰流板离地间隙较大,对下肢胫骨、腓骨和膝关节韧带的损伤更为严重。最后,基于仿真结果提出了6岁儿童下肢长骨损伤的截面弯矩评价参数,为儿童腿型冲击器研发和数字测评提供参考。 展开更多
关键词 车辆 儿童行人保护 汽车-行人碰撞 下肢损伤
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安全气囊点爆展开时儿童颈部约束对颅脑损伤的影响
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作者 阮世捷 王海东 +3 位作者 李海岩 吕文乐 崔世海 贺丽娟 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期1-6,共6页
目的探讨在交通事故中安全气囊点爆展开时儿童颈部约束对颅脑损伤的影响。方法基于已构建并经过有效性验证的3岁儿童头部有限元(finite element, FE)模型,采用FE方法模拟气囊点爆展开对离位(out-of-position, OOP)状态儿童乘员头部的冲... 目的探讨在交通事故中安全气囊点爆展开时儿童颈部约束对颅脑损伤的影响。方法基于已构建并经过有效性验证的3岁儿童头部有限元(finite element, FE)模型,采用FE方法模拟气囊点爆展开对离位(out-of-position, OOP)状态儿童乘员头部的冲击过程,研究颈部约束对交通事故中儿童颅脑响应及其损伤机制的影响。结果颈部约束的头部在受到安全气囊点爆展开的冲击之后,其运动状态与无颈部约束有很大差异,会导致儿童脑组织最大Von Mises应力明显减小,儿童颅脑损伤程度减弱。儿童头部与安全气囊距离为20、25 cm时,有颈部约束的头部脑组织最大颅内压小于没有颈部约束的头部。结论颈部约束对儿童颅脑损伤响应有较大的影响,用FE方法预测儿童颅脑损伤时应考虑颈部约束的影响。 展开更多
关键词 离位儿童 头颈部有限元模型 颅脑响应 颅脑损伤 安全气囊展开
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载荷冲击下乘员颈部肌肉主动力对头部运动学响应的影响
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作者 贺丽娟 王福洋 +4 位作者 李海岩 张欣玉 崔世海 吕文乐 阮世捷 《医用生物力学》 CSCD 北大核心 2024年第6期1042-1049,共8页
目的为制定具有中国人体特征的汽车碰撞安全标准提供基础数据,探究载荷冲击下乘员肌肉主动力对头颈部运动学响应的影响。方法基于中国人体征第50百分位男性志愿者CT图像,构建包含颈椎、肌肉、脂肪的颈部有限元模型,对该被动模型进行正... 目的为制定具有中国人体特征的汽车碰撞安全标准提供基础数据,探究载荷冲击下乘员肌肉主动力对头颈部运动学响应的影响。方法基于中国人体征第50百分位男性志愿者CT图像,构建包含颈椎、肌肉、脂肪的颈部有限元模型,对该被动模型进行正面碰撞、侧面碰撞仿真的有效性验证,并对该模型添加梁单元模拟颈部肌肉的主动力。结果所开发颈部模型包含143793个单元,165077个节点,且仿真实验数据与志愿者实验数据趋势一致,验证了模型的有效性。由激活态模型与被动态模型的仿真对比结果可知,激活态模型运动峰值低于被动态模型,在侧面碰撞中,激活态模型头部在冠状面的水平位移不能完全吻合志愿者实验通道。结论肌肉主动力可以维持身体的姿势和稳定性。由于不同个体肌肉的生理横截面积等因素的不同,使得不同个体产生的激活曲线以及肌肉主动力也不尽相同。本研究开发的男性颈部有限元模型是依据我国最新的男性体征统计数据,解剖学结构详细,生物逼真度高,可用于中国人体征中等身材男性颈部损伤机制的研究。 展开更多
关键词 汽车碰撞安全 中国人体征 颈部损伤 生物力学模型 肌肉主动力 激活曲线
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颅骨厚度对颅内生物力学响应的影响 被引量:7
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作者 阮世捷 李超 +3 位作者 崔世海 李海岩 贺丽娟 吕文乐 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期560-567,共8页
目的通过有限元方法研究颅骨厚度对颅内力学参数的影响。方法选取第5百分位女性头部进行CT扫描,构建生物仿真度较高的头部有限元模型,通过重构尸体试验验证所建模型。建立不同颅骨厚度的头部有限元模型,进行多组试验,对比颅内各项力学... 目的通过有限元方法研究颅骨厚度对颅内力学参数的影响。方法选取第5百分位女性头部进行CT扫描,构建生物仿真度较高的头部有限元模型,通过重构尸体试验验证所建模型。建立不同颅骨厚度的头部有限元模型,进行多组试验,对比颅内各项力学参数。结果相同头部尺寸下,随着颅骨厚度减小,颅内压负值受到影响较大,呈现下降趋势;颅内压正值受到影响较小,但是呈现上升趋势。脑组织剪切力、von Mises应力会相对增大,且增长幅度较大。结论相同头部尺寸下,颅骨厚度在一定程度上会影响头部损伤,颅骨厚度小的人相较颅骨厚度大的人更容易受伤。 展开更多
关键词 颅骨厚度 颅内压 脑组织 剪切力 头部损伤
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约束系统误用对6岁儿童乘员头颈部损伤的影响 被引量:5
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作者 李海岩 李健 +2 位作者 贺丽娟 崔世海 阮世捷 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期143-149,162,共8页
目的探讨汽车在正面碰撞过程中,约束系统误用对乘坐于后排的6岁儿童乘员头颈部损伤的影响。方法基于已验证的6岁儿童有限元模型,根据ECE R44法规进行加载,在Pam-Crash软件中模拟正确以及错误使用约束系统下的汽车正面碰撞。结果仅使用... 目的探讨汽车在正面碰撞过程中,约束系统误用对乘坐于后排的6岁儿童乘员头颈部损伤的影响。方法基于已验证的6岁儿童有限元模型,根据ECE R44法规进行加载,在Pam-Crash软件中模拟正确以及错误使用约束系统下的汽车正面碰撞。结果仅使用增高垫时,儿童颈部作用力、力矩最小,但最大颅内压力、最大应力、脑组织最大主应变远大于其损伤阈值,会导致儿童头部产生致命的脑损伤;仅使用成人三点式安全带时,儿童颈部作用力、力矩最大,会对儿童颈部造成严重损伤。结论两种错误使用约束系统的方法加重了6岁儿童头部和颈部的损伤,只有正确使用约束系统,才能对6岁儿童头颈部起到最好的保护效果。 展开更多
关键词 约束系统误用 有限元模型 正面碰撞 头颈部损伤
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不同坐姿的6岁儿童乘员在MPDB碰撞测试中头颈部损伤评价 被引量:7
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作者 李海岩 王彦鑫 +2 位作者 贺丽娟 吕文乐 崔世海 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期1793-1799,1824,共8页
本文中建立了具有详细解剖学结构且经过验证的3种不同坐姿6岁儿童乘员有限元模型,并施加以某款SUV 50%重叠移动渐进变形壁障(mobile progressive deformable barrier,MPDB)碰撞试验获得的减速度曲线,通过对比不同坐姿下头颈部运动学和... 本文中建立了具有详细解剖学结构且经过验证的3种不同坐姿6岁儿童乘员有限元模型,并施加以某款SUV 50%重叠移动渐进变形壁障(mobile progressive deformable barrier,MPDB)碰撞试验获得的减速度曲线,通过对比不同坐姿下头颈部运动学和脑组织生物力学参数,探究坐姿对6岁儿童头颈部损伤程度的影响。结果表明:MPDB碰撞工况中,头部旋转载荷是造成头部损伤的主要原因,且坐姿角度的增加会导致脑组织惯性损伤风险增大,但颈部损伤风险并无增加的趋势。 展开更多
关键词 不同姿态 儿童乘员 MPDB测试 头颈部损伤
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