基于網(wǎng)格自動(dòng)變形技術(shù)的肥胖兒童有限元模型建立和碰撞損傷研究.pdf

1、隨著汽車安全技術(shù)的發(fā)展，兒童乘車安全性問題逐漸受到重視，兒童乘員的損傷防護(hù)技術(shù)取得了很大的進(jìn)展。由于物質(zhì)生活水平和現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的提高，近年來全球肥胖率逐漸增長(zhǎng)。然而和一般體型兒童相比，肥胖兒童在汽車碰撞事故中更易遭受傷害。而且現(xiàn)有的碰撞測(cè)試假人和人體有限元模型等損傷評(píng)價(jià)工具都沒有考慮兒童的肥胖體型特征。因此，肥胖兒童乘員的損傷研究已經(jīng)成為汽車安全領(lǐng)域需要解決的重要課題。
　　本研究以10歲兒童有限元模型為研究對(duì)象，對(duì)肥胖兒童乘員的

2、碰撞損傷進(jìn)行了研究。首先研究了肥胖對(duì)兒童損傷風(fēng)險(xiǎn)的影響，對(duì)比了現(xiàn)有的兒童乘員損傷評(píng)價(jià)工具，并分析了兒童頭部、頸部、胸部和腹部的解剖結(jié)構(gòu)和常用損傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。其次，由于采用有限元模型研究碰撞過程中的人體響應(yīng)以評(píng)價(jià)其損傷時(shí)，傳統(tǒng)建模過程復(fù)雜耗時(shí)，因此開發(fā)了面向人體有限元建模的兩種網(wǎng)格自動(dòng)變形技術(shù)，以一個(gè)頭部模型實(shí)例對(duì)比分析兩種方法的精度和效率。然后在人體數(shù)據(jù)生成器（GEBOD）中輸入兒童的年齡、身高和體重得到簡(jiǎn)單的肥胖兒童人體尺寸參數(shù)，獲得肥

3、胖兒童體表模型，并通過網(wǎng)格變形技術(shù)將基準(zhǔn)模型整體映射得到一個(gè)網(wǎng)格精度合格的肥胖兒童有限元模型。最后通過滑臺(tái)試驗(yàn)和胸-腹部撞擊試驗(yàn)驗(yàn)證了模型的有效性，并對(duì)變形后的肥胖兒童模型和基準(zhǔn)模型分別進(jìn)行了高速和低速工況下的碰撞仿真，對(duì)兒童各部位損傷和安全帶-人體接觸響應(yīng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，網(wǎng)格自動(dòng)變形方法能夠快速、有效的生成肥胖兒童有限元模型；和基準(zhǔn)兒童模型相比，肥胖兒童的頭部、頸部傷害值有所增加，肋骨腔及內(nèi)臟器官的應(yīng)力應(yīng)變值增大導(dǎo)致胸腹部更易受