汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法，属于汽车碰撞安全领域。包括1.建立头部简化模型。扫描人体头部，建立具有头骨轮廓的几何模型及其内部大脑、小脑和脑干等三个主要部位的等效质量块；其皮肤、肌肉等用弹性材料代替；按照汽车正面碰撞过程中头部的运动及受力状况，建立等效的头部质量‑弹簧等效系统，用以模拟描述其生物力学响应特性，生成模拟假人头部结构的初始有限元模型；2.基于头部标定试验准则，选取相关的设计变量，对头部结构的初始简化模型进行参数灵敏度优化设计，获得头部结构力学特性仿真度高的模型。由于本设计可获取等效的简化头部结构模型，运行速率快，可为概念设计阶段快速等效建模提供参考。

【技术实现步骤摘要】
汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法
本专利技术涉及汽车碰撞安全
，特别是涉及汽车正面碰撞试验用假人头部新结构快速等效建模方法。
技术介绍
随着汽车产业的迅猛发展，汽车的生产成本及生产周期逐渐降低，给人民生活带来了极大的便利，与此同时带来的交通事故及交通安全隐患，造成了大量的人员伤亡及财产损失，汽车安全性研究成为汽车领域必备的研究课题，而在汽车被动安全领域中，汽车碰撞实验必不可少，碰撞假人作为被动安全测试装置应运而生，用来评价车辆对车内乘员的保护性能。根据调查数据显示，在汽车正面碰撞事故中，存在严重危及到车内人员生命安全的情况的比例超过60％。在这些事故中，头部受伤也是最频繁发生的事故，给车内乘员带来不可恢复的伤痛，并且危及生命。在汽车发生碰撞事故中，头部的伤害大都来自于颅骨受到冲击力而使脑组织受到伤害。排除外力直接击碎颅骨导致直接致命的极严重情况外，颅骨骨裂算是一种很严重的伤害。这是颅骨由于经受较大的外力冲击而造成的，严重的更会危及生命；而伴随的脑震荡等伤害，虽不致命，但也会引起暂时性的功能障碍。人体头部的组成和结构极其复杂，占有头部结构比重最大的为大脑、小脑和脑干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法，其特征在于，所述方法包括：(1)构建头部简化模型(1.1)利用医学CT及MRI扫描人体头部数据，得到头骨结构轮廓及质量，建立具有头骨轮廓的几何模型。(1.2)利用医学CT及MRI扫描人体头部数据，得到头部内到大脑、小脑和脑干等三个主要部位的质量。(1.3)头部皮肤、肌肉等用弹性橡胶材料代替，对头部的主要碰撞受力位置，基于头骨结构的设计，将其注塑成头部外形轮廓，建立头部表面几何结构。(1.4)在所述的几何结构基础上，根据力学受力分析及等效原理，按照汽车正面碰撞过程中头部的运动及受力状况，对头骨内脑组织进行等效建模，模拟头部内组织的生物力学特...

【技术特征摘要】
1.一种汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法，其特征在于，所述方法包括：(1)构建头部简化模型(1.1)利用医学CT及MRI扫描人体头部数据，得到头骨结构轮廓及质量，建立具有头骨轮廓的几何模型。(1.2)利用医学CT及MRI扫描人体头部数据，得到头部内到大脑、小脑和脑干等三个主要部位的质量。(1.3)头部皮肤、肌肉等用弹性橡胶材料代替，对头部的主要碰撞受力位置，基于头骨结构的设计，将其注塑成头部外形轮廓，建立头部表面几何结构。(1.4)在所述的几何结构基础上，根据力学受力分析及等效原理，按照汽车正面碰撞过程中头部的运动及受力状况，对头骨内脑组织进行等效建模，模拟头部内组织的生物力学特性。(1.5)利用所述结构，生成模拟假人头部结构的有限元模型。(2)对头部简化模型进行结构优化设计(2.1)基于头部标定试验准则，建立头部简化模型优化设计分析工况。(2.2)对头部简化模型中的主要受力部位，设置材料属性，作为优化初始参数。(2.3)利用灵敏度分析原理，选取上述头部简化模型主要受力部位的材料参数作为设计变量，将头部合成加速度、头部横向加速度及单一峰值作为优化目标，进行优化设计，得到使所述头部结构力学特性仿真度最高的最优材料参数，并以此建立头部最优有限元模型。2.根据权利要求1所述的一种汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法，其特征在于：碰撞假人头部结构的等效简化初始模型建立具体步骤包括：(2.1)对扫描的头骨轮廓模型进行修正，将头骨中的眼部轮廓、鼻骨、牙齿和下颌骨等部位结构进行简化，将其修正为连续封闭的头骨轮廓。(2.2)根据扫描的脑组织质量数据，确定大脑、小脑和脑干的质心位置。(2.3)将大脑、小脑和脑干等主要组织结构等效简化为相同质量的质量块，其位置分别与各自质心位置重合，同时，三者共同确定的质心与头部质心位置重合。(2.4)上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，刘欢，谢书港，吉野辰萌，丁傲，
申请(专利权)人：天津瑷睿赛福科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12