摘要：本研究为了探讨头部尺寸及脑组织材料参数对头部转动响应的影响,采用实验设计的方法,应用已验证的3岁、6岁儿童和第50百分位成人头部有限元模型进行转动仿真。研究结果表明:在相同的转动载荷条件下,头部尺寸及转动方向对头部转动响应不具有显著影响,脑组织黏弹性材料的各个参数对头部转动响应的影响也不显著,但相对于衰减常数和体积模量,头部转动响应对脑组织剪切模量最为敏感。所以,在研究转动载荷条件下的脑损伤标准时,脑组织材料参数的选取对仿真结果的准确性尤为重要。

摘要：应用有限元法 (finiteelementmethod)和试验设计技术 (design of experimentDOE)研究人头部颅骨(skull)、脑脊液 (cerebral spinal fluidCSF)和脑髓 (brain)材料性能的敏感性对颅内因撞击而产生的压力响应。该研究采用头部的有限元模型 ,用三因子、三层次的因子试验设计对影响颅内因撞击而引起的压力的颅骨、脑脊液和脑髓的材料性质的敏感性进行分析。研究结果进一步证实了颅骨、脑脊液、脑髓的材料性能对颅内因撞击而引起的压力的重要影响。本研究为进一步的头部的有限元分析提供了新的见解 ,并提出了对头部组织的材料性能作更进一步的探索。

摘要：在汽车侧面碰撞中,骨盆是人体最容易受损伤的部位之一。研究侧面碰撞中骨盆的损伤机理,可以了解骨盆损伤的生物行为,从而用来设计汽车被动安全装置,提高乘员的安全性。本研究是用单独骨盆的有限元模型研究在不同侧面冲击条件下骨盆的动态反应。分别对有限元模型右侧髋臼关节表面施加1 000、2 000、3 000、4 000和5000N的侧面冲击力,建立它的损伤阈值。结果表明:侧面冲击力越小,峰值应力和该方向的最大位移也越小。当侧面冲击力减小到大约3 000N时,峰值应力将不会超过皮质骨的平均屈服强度,从而得到失效阈值大约为3 000N。因此合理的设计车门和臀部垫子,使车门对骨盆侧面冲击力降到大约3 000N,骨盆将不会损伤。

摘要：根据乘员碰撞事故中人体膝关节的生物力学响应特性,应用有限元(FE)方法和碰撞模拟技术,构建了一个人体膝关节模型。模型按人体解剖学结构构建,由股骨内、外侧髁,胫骨内、外侧髁,腓骨小头、髌骨、软骨、半月板以及主要韧带构成。通过比较模型仿真和尸体碰撞实验在轴向载荷条件下膝关节受刚性碰撞的响应结果,验证了模型的有效性。该模型为研究人体膝关节损伤机理提供了可靠的基础数据,并可应用于乘员损伤防护装置的设计和开发。

摘要：思维是人脑的反映控制机能,是人脑的产物,我们在学习、工作中不同的思维方式产生着不同的思维结果。在传统素描的教学方式下,学生们很难适应描绘想象的物象及其它的设计课题。如何有效的激发学生的创造性思维并使之达到体现构想、表达创意,并最终实现通过素描、认识自然、发现设计的目的,已经成为现代设计素描教学中的重要课题。

摘要：目的针对目前对儿童颅脑组织材料参数的不确定性,研究直接冲击载荷条件下颅脑组织材料参数对儿童头部冲击响应的影响。方法应用已验证的3岁儿童头部有限元模型进行冲击仿真实验,采用正交实验设计和方差分析对儿童颅脑组织材料进行参数分析。结果颅骨弹性模量对儿童头部冲击响应具有显著性影响,随着颅骨弹性模量的增加,头部撞击侧颅内压力显著减小(P=0.000),对撞侧颅内压力显著增大(P=0.000),颅骨最大Von Mises应力显著增大(P=0.000)。脑组织的线性黏弹性材料参数对儿童头部冲击响应同样具有显著性影响,随着脑组织短效剪切模量的增加,脑组织最大主应变显著减小(P=0.000),脑组织最大剪应力则显著增加(P=0.000)。结论参数分析结果可为今后儿童头部有限元模型的材料选取提供参考依据,进而提升模型在预测临床上无法通过脑CT影像确诊的脑震荡等脑损伤时的准确性。

摘要：为揭示汽车-行人碰撞事故中车辆前端结构和速度对儿童行人下肢损伤的差异成因及损伤机理,本研究应用符合我国体征且具有详细解剖学结构的六岁儿童行人损伤仿生模型(TUST IBMs 6YO-P),设置了32组涵盖4类常见车型和8种碰撞速度的汽车-行人碰撞仿真,分析下肢运动学和生物力学响应,采用非线性回归建立预测模型对下肢损伤进行评估。结果表明,碰撞速度对儿童下肢长骨骨折和膝关节损伤有直接影响,汽车前保险杠高度影响股骨的损伤程度和膝关节弯曲角度,扰流板离地高度影响胫、腓骨损伤的严重程度。分析膝关节弯曲角度和韧带断裂数据,得出当膝关节弯曲角度分别超出25.9±0.9°、38.6±0.7°、43.2±0.2°时,撞击侧内侧副韧带(MCL)、前交叉韧带(ACL)、后交叉韧带(PCL)发生断裂,基于碰撞速度和前保险杠高度建立的膝关节弯曲角度预测模型,经反求验证该模型可以有效预测膝关节损伤。综合儿童行人下肢长骨骨折评价参数和所建立的小腿弯矩预测模型,发现碰撞速度高于17.94 km/h将会造成儿童小腿骨折。该研究为行人安全法规制定、行人保护装置研发、AEB系统设计和数字化测评提供科学的参考依据。

摘要：头部损伤判断准则(Headinjury criterion,HIC)是目前较为广泛被接受的、用来衡量头部在外来载荷下安全性的一种损伤判断准则。它被应用于各国的汽车安全法规中,也是头部损伤防护装置(如头盔)设计的参考标准。然而对它的适用性和可用性也存在着不少的争议。本研究应用人类头部有限元的计算模型,通过分析两个不同大小、不同质量的头部模型在三种不同载荷下所产生的脑组织的应力和相应引出的"头部损伤判断准则"的计算值,识别影响"头部损伤判断准则"的适用性和可用性的因素,为如何更科学地评判头部受载安全性提供新的见解和结论。

摘要：目的研究自动紧急制动(autonomous emergency braking,AEB)对公交车内儿童乘员的颅脑损伤影响。方法使用Prescan软件搭建公交车AEB测试场景,通过仿真得到60 km/h初速度下公交车AEB制动工况下的减速度曲线。基于已经验证的公交车模型和具有详细解剖学头部结构的6岁儿童混合有限元模型,选取车内儿童乘员典型的4个乘坐位置,使用LS-DYNA软件对公交车有、无AEB制动工况下儿童乘员头部损伤进行仿真。以儿童乘员头部损伤指标HIC_(15)、大脑灰质处压力、脑组织von Mises应力及剪切应力作为损伤评价指标,对儿童乘员的颅脑损伤进行分析。结果各组仿真试验中,位置1和2前方设置挡板时,儿童乘员大脑灰质处压力超过其损伤阈值,其余各位置儿童乘员的各项损伤指标均远小于对应的损伤阈值。结论AEB能有效降低公交车内儿童乘员头部碰撞损伤,公交车内位置3处的儿童容易发生碰撞损伤风险,位置1、2处设置广告牌挡板会增加儿童乘员的颅脑损伤风险。

摘要：背景:目前国内所建的足部模型大部分是采用自动划分网格的四面体有限元模型,虽然四面体网格自动剖分技术给三维实体的有限元网格自动剖分带来了极大的方便,但力学性能较差。目的:基于CT图片构建六面体网格足部有限元模型。方法:选取中国正常男性人体足部的CT数据,利用Mimics软件对足部几何模型进行重构,运用NURBS曲面的节点插入算法,对足部几何模型进行了细化,构建了具有较高生物仿真度的人体足部有限元模型,利用Pam-crash软件对模型进行了碰撞仿真分析。结果与结论:仿真结果与尸体实验结果基本一致,证明模型可信。实验基于CT图片构建的六面体网格足部有限元模型,添加了足底肌肉、肌腱、皮肤等结构,更真实的反映了足部解剖学结构特征,进而提高了有限元模型的质量,更能有效地研究足部损伤机制,从而为提高汽车安全性设计提供参考依据。