华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (9): 94-106.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.190441
唐亮 郑佳佳 李文熙 程一鸣 李润欣
TANG Liang ZHENG Jiajia LI Wenxi CHENG Yiming LI Runxin
摘要: 近年来随着汽车工业的迅速发展,新型轿车所配备的乘员约束系统更为先进,能够更好地保护车内乘员。但是新型轿车在正面碰撞中发生胸腰椎骨折的事故率却逐年上升。本研究基于 GHBMC 腰椎模型的几何外形,建立并验证了生物力学逼真度更高的人体腰椎有限元模型。通过处理已发表论文中的实验数据,得到韧带在不同加载速率下的拉伸载荷曲线,分析了不同韧带参数 (韧带刚度、韧带失效力、松弛区长度、韧带应变率效应) 对于腰椎损伤的影响。同时构建了不同曲率的腰椎有限元模型,用以研究腰椎曲率对于腰椎损伤的影响。结果表明: 韧带参数和腰椎曲率对于腰椎响应的影响很大; 腰椎韧带刚度越小,腰椎损伤风险越高; 考虑韧带松弛区和失效区后,腰椎损伤风险增大; 在高冲击速度下考虑韧带载荷曲线的应变率效应,冲击速度越大,腰椎损伤风险越大; 同时发现直立腰椎比弯曲腰椎具有更大的腰椎损伤风险。这对乘员保护设计有一定的指导意义。