行人-汽车事故仿真重建及行人头部损伤防护措施研究

摘要

本文旨在通过研究真实的行人一汽车事故，运用数学模型通过计算机仿真对行人事故进行重建，通过计算机仿真结果与损伤记录比较讨论相关参数的关系。并研究汽车前部结构参数对行人头部损伤的影响，在事故重建及汽车前部结构参数研究的基础上提出相应的改进措施。 通过开展深入的行人交通事故调查及数据采集，得到了大量的汽车和行人的交通事故的详细信息。包括在事故现场采集行人-汽车交通事故的现场环境信息以及交警与医院方面的车辆信息和损伤数据，并在这些行人-汽车交通事故中选取了6起各方面数据都比较齐全的事故案例。通过MADYMO软件建立了汽车-行人碰撞模型，采用了瑞典查尔摩斯大学的行人多体动力学数学模型模拟行人，对这6起行人事故进行事故重建，了解了行人在事故碰撞过程中的头部动力学响应，分析了个事故中行人头部线性加速度、HIC值、头部角速度、头部角加速度及头部相对车体的碰撞速度和角度等与行人头部损伤密切相关的参数。 通过采用正交试验设计方法，选择试验点，研究了汽车前部结构参数对头部损伤参数的影响规律以及影响程度。讨论了行人头部防护措施，并提出了相应的改进措施。在事故重建的基础上用改进后的车型与未改进之前的头部损伤参数进行对比。 研究结果表明：HIC值、头部角速度变化值和角加速度峰值可以用来预测颅脑损伤；刹车距离和行人抛出距离可以用来估算碰撞速度。通过改进汽车前部结构参数可以很好的降低行人头部损伤风险。 本文为研究行人与汽车碰撞生物力学问题和开发行人头部损伤的防护技术，提供了一套有效的工具和仿真分析方法。模拟计算结果可作为车辆安全设计的依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1研究的背景与意义

1.2行人头部损伤防护技术发展现状

1.3事故统计与损伤流行病学研究

1.4行人保护研究主要工作介绍

1.4.1行人事故统计及其形态分析

1.4.2行人安全法规

1.4.3损伤机理及生物力学

1.4.4行人事故重建

1.4.5数值假人和冲击器

1.4.6行人安全防护措施

1.5本文研究目的和主要工作

第2章头部损伤生物力学

2.1人体头部解剖学结构

2.2颅脑主要损伤及机理

2.2.1颅骨骨折

2.2.2脑挫裂伤

2.2.3硬膜外血肿

2.2.4硬膜下血肿

2.2.5脑震荡

2.2.6弥漫性神经轴突损伤(Diffuse Axonal Injury，DAI)

2.3头部损伤评价标准

2.3.1韦恩州立大学头部耐受限度曲线WSTC(Wayne State Tolerance Curve)

2.3.2头部冲击剧烈程度指数SI(Severity Index)

2.3.3头部损伤评价标准HIC(Head Iniury Creteria)

2.3.4格拉斯哥昏迷分级GCS(Glasgow Coma Scale)

2.3.5简明损伤定级法AIS(Abbreviated Injury Scale)

2.3.6颅脑耐受极限

2.4本章小结

第3章深入的行人交通事故调查及数据采集

3.1概述

3.2事故数据收集

3.2.1长沙市交警事故数据

3.2.2长沙市医院交通伤数据

3.3事故案例

3.3.1行人事故描述

3.3.2车辆信息

3.3.3环境信息

3.3.4行人信息

3.4本章小结

第4章事故重建及行人头部损伤参数分析

4.1多刚体动力学理论及MADYMO介绍

4.1.1单个刚体动力学

4.1.2多个刚体动力学

4.1.3 MADYMO软件简介

4.1.4多刚体系统铰链的定义

4.1.5多刚体系统铰链刚度的定义

4.1.6多刚体模型的接触定义

4.2回归分析的介绍

4.3行人模型的介绍

4.4汽车模型的建立

4.5事故重建

4.6结果与分析

4.6.1输出相关参数的定义

4.6.2结果分析

4.7本章小结

第5章汽车前部结构参数对头部损伤影响分析

5.1概述

5.2人车碰撞模型

5.2.1参数选择以及实验设计

5.2.2试验结果分析

5.3车型改进及对比

5.4本章小结

总结和展望

参考文献

致 谢

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