基于3D主动肌肉下肢-盆骨模型的耦合股骨轴向力与弯矩指标的KTH损伤风险曲线研究

项目名称： 基于3D主动肌肉下肢-盆骨模型的耦合股骨轴向力与弯矩指标的KTH损伤风险曲线研究

项目编号： No.51405150

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 莫富灏

作者单位： 湖南大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 据交通事故数据统计分析，汽车前碰撞引起的下肢损伤在美国造成每年超过75亿美元的损失，其中由膝盖-大腿-髋（KTH）损伤所引起的费用约占一半。目前，中国及欧美汽车碰撞安全法规中用于评估KTH损伤的股骨轴向力指标已被广泛质疑。近期研究提出了两个基本假设作为进一步探索KTH损伤容限的基础：肌肉力影响，及股骨轴向力和弯矩的联合作用。因此，本研究便是基于这两个假设，结合志愿者实验和数值仿真，研究汽车前碰撞中乘员的KTH损伤容限。研究拟耦合有限元模型及肌肉激活控制程序建立3D主动肌肉下肢-盆骨模型，并结合志愿者实验数据反求肌肉力。以此肌肉力作用为加载条件，分析不同前碰撞环境中KTH的应力变化与骨折裂纹起始，并获取相应KTH损伤容限值。最后，基于这些损伤容限值，利用数学模型耦合股骨轴向力和弯矩作用建立KTH损伤风险曲线，为汽车碰撞安全法规的制定和汽车安全性的设计提供理论基础和参考依据。

中文关键词： 损伤生物力学；人体建模；主动肌肉；汽车碰撞；下肢

英文摘要： According to accident statistical analysis, lower extremity injuries due to vehicle frontal crashes in the United States cause the loss over 7.5 billion U.S. dollars each year, of which the cost of Knee-Thigh-Hip (KTH) injuries account for approximately h

英文关键词： Injury biomechanics；Human modeling；Active muscle；Vehicle impact；Lower extremity