一个高准确度的生物机械建模框架,用于在正面汽车碰撞时预测受伤

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 计算建模计算建模
• 汽车安全工程 汽车安全工程

背景情况:

• 道路交通伤害是全球卫生危机,每年造成超过130万人的死亡,不成比例地影响低收入和中等收入国家.
• 现有的使用Hybrid III玩偶的计算方法缺乏预测严重伤害如骨折和撕裂的忠实性.
• 准确预测乘客受伤对于提高车辆安全和减轻碰撞后果至关重要.

研究的目的:

• 开发和验证一种高度生物忠实的人体模型,用于模拟汽车撞车场景.
• 通过使用一种新的骨折建模技术,调查在全额碰撞期间乘客中骨折和撕裂的发生和严重程度.
• 为汽车制造商提供计算工具,以改善车辆安全设计并减少受伤风险.

主要方法:

• 使用详细的人体模型,模拟全额车辆与坚固的墙壁相撞的模拟.
• 应用一种新的骨折建模技术来分析损伤机制.
• 量化身体关键区域的压力水平和损伤类型,包括肋骨,下肢和骨.

主要成果:

• 在肋骨 (5-7) 中,在左侧脊椎的胸部区域,在大约120MPa的压力下,发现了骨折.
• 下肢带撕裂发生在70.80MPa,骨和大腿骨骨折发生在236MPa.
• 头骨应力低于骨折值 (限制在11MPa),这表明脑震荡的风险高于骨折.

结论:

• 开发的计算模型准确地预测骨折和撕裂,提供了前所未有的洞察力在车祸期间乘客生物力学.
• 这种先进的建模技术对于汽车制造商设计更安全的车辆和实施有效的伤害减轻策略至关重要.
• 这项研究强调了通过复杂的计算伤害预测来显著改善汽车安全的潜力.