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前碰撞中髋关节姿态对乘员骨盆骨折影响的数值研究
  • ISSN号:1000-680X
  • 期刊名称:《汽车工程》
  • 时间:0
  • 分类:Q441[生物学—生理学]
  • 作者机构:[1]湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082, [2]南车株洲电力机车研究所有限公司,株洲412001, [3]查尔摩斯理工大学应用力学系,瑞典哥德堡41296
  • 相关基金:国家自然科学基金(51275164); 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室自主研究课题(61075004); 教育部长江学者与创新团队发展计划(531105050037)资助
中文摘要:

本文旨在建立一种在汽车前碰撞中乘员骨盆损伤评价的虚拟试验方法,以便为乘员安全设计提供相关的生物力学参数。基于LS-DYNA和某一50百分位美国男性下肢解剖学结构信息,建立了一个较为精细的乘员下肢有限元模型,并通过骨盆侧向冲击和膝-大腿-髋部的膝部轴向冲击模拟试验验证了模型的有效性。对该模型进行了虚拟试验,以研究不同屈曲角和外展角的髋关节姿态对骨盆在前碰撞的失效值的影响。结果表明:由于髋臼壁各受力点强度的不同,膝部轴向冲击下的骨盆损伤部位和失效值也随着髋关节姿态的改变而变化。随着髋关节屈曲角和外展角的增大,骨盆损伤部位由髂骨转移到髋臼;骨盆失效值随屈曲角的增加而增大;而随外展角的增加先增大后减小。研究结果为汽车前碰撞安全设计中的乘员骨盆损伤评价提供了参考依据。

英文摘要:

This paper aims to develop a virtual test method for assessing occupant pelvis injury in vehicle frontal crash, in order to provide relevant biomechanical parameters for occupant safety design. Accordingly, based on the anatomical structure information of a 50th percentile American male and using LS-DYNA code, a relatively refined finite element model for occupant lower extremity is created with its effectiveness verified by the simulation tests of side impact on pelvis and axial impact on knee-thigh-hip complex. Then a series of virtual tests are conduc-ted on the model to investigate the influence of hip posture with different flexion angles and abduction angles on the failure force of pelvis. The results show that the pelvis fracture location and failure force under axial impact on knee depend on hip posture due to the different strength of various loaded points on acetabulum wall. With the increase of thigh flexion and abduction angles, pelvis fracture location shifts from ilium to acetabulum. The failure force of pel-vis goes up with the increase of thigh flexion angle, while it goes up first and then falls down with the rise of thigh abduction angle. The findings of this study provide a reference basis for pelvis injury assessment in vehicle frontal crash safety design.

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期刊信息
  • 《汽车工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国汽车工程学会
  • 主编:孟嗣宗
  • 地址:北京西城区莲花池东路102号天莲大厦1003室
  • 邮编:100055
  • 邮箱:sae860@sae-china.org
  • 电话:010-50950106 50950000
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-680X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2221/U
  • 邮发代号:2-341
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 被引量:17735