【摘 要】
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随着社会的进步与发展,老年人涉及机动车事故的可能性越来越大。而在机动车事故中,老年人和儿童被认为是最容易受到致命伤害的两个群体。特别是在机动车碰撞中,肋骨骨折是老年人受到的最严重的损伤。到目前为止,为了保护乘员已经设计了很多的约束系统和其他的安全措施,但这些设计的服务对象主要是年轻人。对于如何开发一种能够代表老年人这一特殊人群的模型是需要花费非常大的代价的。因此,为了研究老年人的胸部响应和碰撞中的
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随着社会的进步与发展,老年人涉及机动车事故的可能性越来越大。而在机动车事故中,老年人和儿童被认为是最容易受到致命伤害的两个群体。特别是在机动车碰撞中,肋骨骨折是老年人受到的最严重的损伤。到目前为止,为了保护乘员已经设计了很多的约束系统和其他的安全措施,但这些设计的服务对象主要是年轻人。对于如何开发一种能够代表老年人这一特殊人群的模型是需要花费非常大的代价的。因此,为了研究老年人的胸部响应和碰撞中的损伤机理,本文开发并建立了一种老年人胸部有限元模型,并进行了生物力学分析和汽车碰撞中的运动学响应和伤机理分析。本文所做的具体工作有以一下几点:1.开发代表平均70岁老年人体胸部的有限元模型,主要由胸部,腹部和骨盆组成。该模型由大约600,000个实体单元,200,000个壳单元和300个一维单元组成。2.在开发的有限元胸部模型基础上,对肋骨、胸部、腹部和骨盆在不同负载条件下的实验数据进行验证。对肋骨进行了三点弯曲验证和胸部骨骼整体碰撞验证;在正面摆锤冲击载荷、侧向摆锤冲击载荷和不同配置的安全带载荷下进行了胸部组件验证;对腹部组件和盆骨组件进行了碰撞验证。3.在正面碰撞和侧面碰撞下进行仿真验证,通过与老年尸体实验数据对比,对模型在整车碰撞下进行验证,观察碰撞下的老年人体胸部的响应。4.在模型完成验证的基础上,研究老年人腰椎的生物力学特性;研究老年人胸部正面碰撞下的随载荷和位置变化而引起的响应变化;对各年龄段人体有限元模型进行碰撞试验,观察老年、青年和儿童在碰撞中的生物力学响应差别。研究结果表明:所开发的老年人体胸部有限元模型具有较高生物逼真度。老年人腰椎的生物力学特性研究中,腰椎的韧带在抑制腰椎运动中有很大的作用。老年人正面碰撞研究中,杆碰撞的响应大小取决于胸部被碰撞位置,当胸部被碰撞位置降低时,胸部的最大压缩量逐渐增加,胸部最大粘性响应增大。不同年龄碰撞对比研究结果表明,在正面碰撞中,座椅朝后时对人体的损伤最小。在相同的碰撞条件下,老年人的胸部变形要大于中年人,胸部损伤更严重。
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