高速后碰撞時人體上頸椎的有限元分析.pdf

1、高速公路上，由于汽車追尾造成乘員頭部和頸部損傷，從而導致高位截癱甚至死亡的事故常有發(fā)生。即使是輕微的車輛后碰撞，也會因“揮鞭傷”給傷者留下長期的后遺癥。因此，對于高速后碰撞時人體頸部損傷的研究就顯得尤為重要。在國內(nèi)外，大部分學者研究集中在低速情況下的碰撞，對高速碰撞很少提及，而對于頸部損傷和頸椎拉壓應力之間關系的研究也很少。針對高速行駛時后碰撞對頸部可能產(chǎn)生的損傷，本文的主要工作如下：
　　(1)人體上頸椎有限元模型的建立。首先建

2、立了一個能夠反映人體基本結(jié)構特征的上頸椎有限元模型。其中，上頸椎模型包括C1(寰椎)、C2(樞椎)、C3、C4、椎間盤、各連接韌帶、肌肉與關節(jié)囊。并根據(jù)Ewing等人做的志愿者前碰撞試驗數(shù)據(jù)和Dacidsson等人做的志愿者后碰撞試驗數(shù)據(jù)驗證了所建立的人體上頸椎模型的有效性。
　　(2)車輛高速后碰撞人體上頸椎椎骨和椎間盤的動力學響應分析。通過有限元模擬不同速度下(80km/h，120km/h，160km/h)人體上頸椎的高速后碰

3、撞的工況，得出頸椎各椎骨和椎間盤的von-Mises應力和軸向壓應力。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頸椎椎骨和椎間盤在軸向壓應力最大時刻出現(xiàn)損傷時其von-Mises應力未達到最大，研究認為以軸向應力判斷椎骨損傷比von-Mises應力更準確。
　　(3)車輛后碰撞時基于頸椎運動學的損傷研究。通過對人體上頸椎的應變和運動學分析，結(jié)合頸椎運動范圍、頸部損傷準則和醫(yī)療解剖病理學對椎骨和椎間盤的損傷分別進行可能損傷分析預測，并根據(jù)實際進行討論，同時提出