文档介绍：■行人和自行车交通事故中头部动力学响应和损伤机理研究湖南大学博士学位论文学校代号:学密级:公开号:觥瘢瑀
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摘要行人和骑自行车者是交通事故中最容易受伤害的道路交通使用者。.在我国每年因交通事故而死亡的人数约万人,其中车外易受伤害道路使用者,如行人,摩托车手、骑自行车者的死亡人数占%。头部损伤是汽车交通事故中最为常见的伤害类型之一,而且是造成死亡的主原因。因此,在我国开展交通事故中人体头部损伤形式、损伤机理、耐受限度和防护方法研究具有重要的现实意义。本文首先在深入事故调查的基础上,,重现了事故中人体的动力学响应过程,并计算了颅脑损伤相关的物理参数;同时根据事故重现、损伤分析得到的各种损伤评估指标,与事故中受害者的伤情报告进行了对比。比较分析了中国长沙地区和德国汉诺威地区行人头部动力学响应过程和损伤风险。结果表明两地区车辆前部轮廓尺寸基本一致,汉诺威地区行人平均身高较长沙地区高,┮蛩卦斐闪送凡拷哟ナ奔浜腿谱>嗬肷系牟畋稹两地区行人头部的平均碰撞速度痟团鲎步嵌。隕扇诵人头部测试法规所规定的接近。两地区行人头部碰撞速度、岛团壮鼍嗬牒车辆碰撞速度的关系密切而且变化趋势一致。从事故中车辆对行人安全保护方面考虑,两地区的区别较小。由此,中国的行人保护法规可以借鉴欧洲行人法规。为了确定行人和骑自行车者在交通事故中造成头部不同动态响应及损伤风险的碰撞载荷条件,在多刚体事故重建结果的基础上,对交通事故中行人和骑车人头部碰撞形态和损伤模式进行了比较研究,对行人和骑车人头部与车辆和地面碰撞中的动态过程和损伤风险进行了评估,运用逻辑回归方法对人体头部的损伤物理参数鏗值、咝约铀俣鹊与真实事故中头部损伤风险之间的关系进行了探讨。结果表明从交通损伤流行病学角度,行人和自行车事故在碰撞车辆类型,碰撞形态、致伤因素分布和年龄分布等方面有相似地方。但是,在车辆碰撞速度、损伤严重性及损伤分布等方面存在明显的差异;从事故重建得到的头部动力学响应来看,两者在平均重心高度、头部碰撞速度、头部位移、抛出距离及落地碰撞模式等方面存在显著差异,这些研究结果可以作为对骑车者头部保护而制定的交通安全法规的参考。在相同碰撞载荷下,利用有限元头部模型对头部受正面和侧面碰撞的颅内压力、等效应力和剪切应力等损伤参数进行了对比分析。分析结果表明,侧面碰撞中颅骨变形、颅骨等效应力、脑组织等效应力和最大剪切应力对头部造成的损伤比正面碰撞要严重;颅脑最大正负压力都出现在大脑,碰撞波在颅内传递方式差行人和自行车交通事故中头部动力学响应和损伤机理研究
异较大,侧面碰撞最大压应力值比正面碰撞最大压应力值高%,而侧面碰撞的碰撞对侧最大拉应力值比正面碰撞低%。在例重建案例中,选取了其中例头部撞击挡风玻璃的案例进行了颅脑对冲伤重建,针对碰撞过程中碰撞侧和对撞侧颅内压力对大脑、小脑、脑胼胝体及脑干损伤的影响进行了分析,并建立了颅脑损伤逻辑回归模型,预测颅脑损伤风险,探讨了接触力与颅骨骨折之间的关系,对比分析了集中力作用和分散力作用下的颅脑损伤响应。结果表明,头部与挡风玻璃碰撞过程中,%的碰撞侧颅内压力峰值和%的对撞侧颅内压力峰值都出现在大脑和脑胼胝体;%可能性出现运鹕朔缦盏拇竽浴⒛噪蓦仗濉⑿∧院湍愿膳鲎膊嗾沽χ捣直鹞#,,和;相应的对撞侧负压力值分别为:.,停7稚⒆饔昧ο屡鲎膊嘌沽投宰膊嗦谘沽Ψ逯当集中碰撞力作用下分别下降了%和%;但最大剪切应力和等效应力峰值有不同程度的增加。利用正交实验设计分析了轿车前部结构主要参数对甓腥送凡克鹕瞬数的影响,并与***行人头部影响趋势进行比较。针对行人法规提出的对儿童行人头部保护的碰撞试验,比较研究了同样结构下低碳钢制和铝合金制发动机罩的行人保护性能,并针对儿童行人头部保护设计了圆台凸起式、波浪式内板和夹层铝合金制发动机罩;为了增加吸能和优化加速度曲线,研究了发动机罩边缘和翼子板