基于典型交通事故再現(xiàn)的摩托車駕駛員顱腦損傷機理及防護研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟發(fā)展，摩托車事故已經(jīng)成為一個日益嚴(yán)重的道路交通安全問題。在摩托車交通事故中，摩托車駕乘人員頭部通常遭受嚴(yán)重甚至致命損傷，而頭盔作為摩托車駕乘人員主要防護裝置，對摩托車駕乘人員起著至關(guān)重要作用。因此，對摩托車駕駛員頭部損傷機理及頭盔優(yōu)化研究具有重要的意義。由于倫理及實驗成本的問題，損傷生物力學(xué)的研究方法具有很大的間接性。但隨著計算機人體模型不斷成熟，通過計算機仿真結(jié)合真實交通事故研究人體損傷機理成為了可能。本文基于真實交通事故，通

2、過多剛體系統(tǒng)和有限元分析方法的耦合使用，可以有效提高碰撞及損傷研究的準(zhǔn)確性及可靠性。
　　本文具體研究方法及結(jié)果如下:
　　首先，開展重慶地區(qū)道路交通事故的深度調(diào)查，深入調(diào)查分析了事故環(huán)境、事故車輛、事故人員等信息，并以交通事故深度調(diào)查的結(jié)果為基礎(chǔ)，選取10例具有視頻圖像的典型摩托車-轎車事故，建立精確的車輛多剛體模型，對案例進行事故重建，獲取摩托車駕駛員動力學(xué)響應(yīng)。通過頭部損傷準(zhǔn)則及視頻圖像，驗證事故重建結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時

3、對摩托車駕駛員頭部損傷影響因素進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明，在側(cè)面碰撞事故中，頭部碰撞速度與轎車行駛速度相關(guān);而在斜碰撞事故中，頭部碰撞速度與摩托車行駛速度相關(guān)。
　　其次，以多剛體事故重建結(jié)果為邊界條件，運用THUMS(Total Human Modelfor Safety)4.0顱腦有限元模型和擋風(fēng)玻璃有限元模型，重建了顱腦損傷過程;同時提取顱骨等效應(yīng)力、顱腦等效應(yīng)力、顱內(nèi)壓力、腦組織最大主應(yīng)變等生物力學(xué)損傷參數(shù)，結(jié)合相應(yīng)的人體耐

4、受極限值，分析其損傷風(fēng)險并與真實事故中顱腦損傷情況進行比較。結(jié)果表明，顱腦損傷過程重建結(jié)果與真實案例中人員損傷情況基本吻合，并且當(dāng)顱骨等效應(yīng)力超過42MPa，顱骨可能發(fā)生骨折，而顱腦等效應(yīng)力超過24kPa或腦組織最大主應(yīng)變超過0.1時，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重腦損傷。
　　最后，依據(jù)真實頭盔構(gòu)建了頭盔有限元模型，結(jié)合THUMS顱腦模型和轎車擋風(fēng)玻璃模型，對頭盔-顱腦有限元模型進行仿真，以頭部損傷參數(shù)作為評價指標(biāo)，研究頭盔防護能力和防護效率。