车辆与行人碰撞中行人下肢损伤防护技术研究

摘要

在行人与汽车相撞的交通事故中，由于行人没有保护的空间而具有高度的损伤风险，因此行人的安全问题以及如何减轻其与车辆发生碰撞时的伤害已经成为道路交通安全性研究的热点问题。而行人的头部和下肢是最容易受伤的部位，目前国内外车辆安全专家及其研究人员也对此展开了大量的研究工作。
　　 本文就是基于行人与汽车的碰撞事故，对行人的下肢进行了损伤防护方面的研究。
　　 本文通过深入的事故调查工作，采集到行人事故重建所需的数据，通过使用MADYMO软件对三个详细针对行人下肢的损伤的案例进行了事故重建，通过比较下肢损伤参数，行人与车相对位置以及碰撞的痕迹与真实事故的对比，得出重建结果与真实事故情况相吻合。
　　 通过使用HyperMesh和LS-DYNA软件，利用有限元方法，根据某款轿车前部保险杠、发动机罩、前挡风玻璃结构几何形状尺寸建立了行人小腿仿形器与汽车相碰撞的有限元模型，通过改变缓冲泡沫的材料以及缓冲泡沫的结构，对汽车前部保险杠进行了行人友好性的设计。
　　 研究结果表明：通过对行人下肢损伤参数，行人与车相对位置以及碰撞的痕迹与真实的事故的对比，得出重建结果与真实事故情况相吻合，能够有效的模拟事故碰撞过程，分析事故中的动力学响应，从而证明事故重建仿真的结果是真实可靠的。同时也表明深入的事故调查所采集到的详细的事故案例信息和损伤信息对于事故重建的准确性具有重要的作用。在行人友好性保险杠的设计中，原始模型中输出的膝关节弯曲角度和胫骨加速度较大，所以通过改进缓冲泡沫的结构来减小各项输出值，因而作者对缓冲泡沫的结构进行了改进，可以看出膝关节弯曲角度还有一些改进空间，膝关节剪切位移和胫骨加速度都远远小于Euro-NCAP试验要求的下肢损伤指标的设计准则，有了明显的改进效果。
　　 本文为研究行人与汽车碰撞生物力学问题和开发行人下肢的损伤防护技术，提供了一种有效的参考方法，也为进一步研究行人与汽车碰撞时，保险杠及汽车前部结构对行人腿及膝关节和其他部位损伤的影响，提供了可行的方法。