[發明專利]汽車正面碰撞測試假人頭部新結構快速等效建模方法

在審

• 申請號: 201810971773.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109033703A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 徐濤;劉歡;謝書港;吉野辰萌;丁傲
• 申請（專利權）人: 天津璦睿賽福科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種汽車正面碰撞測試假人頭部新結構快速等效建模方法，屬于汽車碰撞安全領域。包括1.建立頭部簡化模型。掃描人體頭部，建立具有頭骨輪廓的幾何模型及其內部大腦、小腦和腦干等三個主要部位的等效質量塊；其皮膚、肌肉等用彈性材料代替；按照汽車正面碰撞過程中頭部的運動及受力狀況，建立等效的頭部質量?彈簧等效系統，用以模擬描述其生物力學響應特性，生成模擬假人頭部結構的初始有限元模型；2.基于頭部標定試驗準則，選取相關的設計變量，對頭部結構的初始簡化模型進行參數靈敏度優化設計，獲得頭部結構力學特性仿真度高的模型。由于本設計可獲取等效的簡化頭部結構模型，運行速率快，可為概念設計階段快速等效建模提供參考。

技術領域

本發明涉及汽車碰撞安全技術領域，特別是涉及汽車正面碰撞試驗用假人頭部新結構快速等效建模方法。

背景技術

隨著汽車產業的迅猛發展，汽車的生產成本及生產周期逐漸降低，給人民生活帶來了極大的便利，與此同時帶來的交通事故及交通安全隱患，造成了大量的人員傷亡及財產損失，汽車安全性研究成為汽車領域必備的研究課題，而在汽車被動安全領域中，汽車碰撞實驗必不可少，碰撞假人作為被動安全測試裝置應運而生，用來評價車輛對車內乘員的保護性能。根據調查數據顯示，在汽車正面碰撞事故中，存在嚴重危及到車內人員生命安全的情況的比例超過60％。在這些事故中，頭部受傷也是最頻繁發生的事故，給車內乘員帶來不可恢復的傷痛，并且危及生命。

在汽車發生碰撞事故中，頭部的傷害大都來自于顱骨受到沖擊力而使腦組織受到傷害。排除外力直接擊碎顱骨導致直接致命的極嚴重情況外，顱骨骨裂算是一種很嚴重的傷害。這是顱骨由于經受較大的外力沖擊而造成的，嚴重的更會危及生命；而伴隨的腦震蕩等傷害，雖不致命，但也會引起暫時性的功能障礙。人體頭部的組成和結構極其復雜，占有頭部結構比重最大的為大腦、小腦和腦干三部分結構。

本發明針對人體頭部在汽車碰撞事故中的運動狀態及頭部在事故中最易引起的顱骨骨裂及腦震蕩等傷害，提供了一種汽車正面碰撞測試假人頭部新結構設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種汽車正面碰撞測試假人頭部新結構快速等效建模方法，在簡化人體頭部復雜組織結構的同時，還能模擬頭部內腦組織在汽車正面碰撞發生時的運動及沖擊效果，同時還具有計算速率快的優勢。本發明可以用于汽車后面碰撞頭部動力學研究。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

1.一種汽車正面碰撞測試假人頭部新結構快速等效建模方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)構建頭部簡化模型

(1.1)利用醫學CT及MRI掃描人體頭部數據，得到頭骨結構輪廓及質量，建立具有頭骨輪廓的幾何模型；

(1.2)利用醫學CT及MRI掃描人體頭部數據，得到頭部內到大腦、小腦和腦干等三個主要部位的質量；

(1.3)頭部皮膚、肌肉等用彈性橡膠材料代替，對頭部的主要碰撞受力位置，基于頭骨結構的設計，將其注塑成頭部外形輪廓，建立頭部表面幾何結構；

(1.4)在所述的幾何結構基礎上，根據力學受力分析及等效原理，按照汽車正面碰撞過程中頭部的運動及受力狀況，對頭骨內腦組織進行等效建模，模擬頭部內組織的生物力學特性；

(1.5)利用所述結構，生成模擬假人頭部結構的有限元模型；

(2)對頭部簡化模型進行結構優化設計：

(2.1)基于頭部標定試驗準則，建立頭部簡化模型優化設計分析工況；

(2.2)對頭部簡化模型中的主要受力部位，設置材料屬性，作為優化初始參數；