随着世界人口的老龄化趋势加重,老年驾驶员的比例不断上升。但由于身体机能衰退,碰撞时的损伤耐受度降低,老年人群在汽车碰撞事故中的伤亡率极高,成为车祸中的首要“弱势群体”,也是乘员碰撞安全研究领域需要重点研究的目标群体之一。文献研究发现,以往的乘员碰撞安全方面的研究主要关注成年人体和儿童,虽近年来学者对老年人体在汽车碰撞中的损伤关注度越来越高,但在评价老年驾驶员碰撞损伤时却很少有出色的评价工具可用。因此,本文开发并验证了老年驾驶员姿势的人体有限元模型,以研究老年人在汽车碰撞中的动态力学响应和损伤机理,并将其运用到汽车碰撞仿真研究中。具体的研究工作内容如下:1、参与美国韦恩州立大学(WSU)生物工程中心对老年人体有限元模型的开发过程,进行老年驾驶员有限元模型韧带、关节铰链、颈部肌肉等模型重建及装配工作,并对最后模型进行调试使其满足计算的基本要求。2、基于文献中尸体器官离体实验研究,进行老年驾驶员模型全身各重要器官及组织(包括头部、颈部、胸部、腰椎、腹部、骨盆、股骨)的组件级验证工作,并根据模型验证结果修改和优化该有限元模型的几何、网格、材料模型等,提高其生物逼真度。3、基于文献中尸体实车碰撞实验相关研究,进行老年驾驶员有限元模型的整体正面碰撞以及整体侧面台车碰撞验证工作。4、将经过验证的老年驾驶员有限元模型应用于人体碰撞安全研究,利用仿真实验研究驾驶员在无安全带约束的条件下低速碰撞方向盘的生物力学响应和损伤预测,为老年驾驶员安全保护提供建议。研究结果表明:所开发的老年驾驶员人体有限元模型具有较高生物逼真度。该模型分别得到了组件级和整体级模型验证,能够较准确模拟老年驾驶员在本文所验证的工况下的碰撞响应。老龄驾驶员在无安全带约束条件下低速碰撞方向盘时,可能受到的损伤有:颈部棘突间韧带(ISL)拉伤、左右侧第4-6节肋骨中端骨折。另有可能产生胸腔内脏、软组织挫伤。该老年模型在更多损伤形式的预测方法上还需要进行更充分的验证和补充,以更加全面和直观地展现损伤现象。本文的研究结果对老年驾驶员在车辆碰撞中的生物力学和损伤研究提供了重要的评价工具,对老年人群的乘员防护具有一定指导意义。