伴随汽车的普及,道路交通安全事故的发生率也随之提高,其中正面碰撞的事故发生率和死亡率远高于其他类型的碰撞。人体下肢是正面碰撞中最易损伤的部位,下肢损伤给受害者的家庭及生活带来极大困扰。致力于乘员保护的主动制动系统在最近十年内发展迅速,主动刹车虽然能从一定程度上降低伤亡率,但是其制动过程对下肢损伤的影响仍然未知。明确制动过程对下肢损伤的影响不仅能指导主动刹车系统的参数设计,也为主动安全系统的下肢防护提供了理论依据。肌肉主动力对下肢损伤的影响往往也容易被忽视。本文建立了一个可以模拟肌肉激活的下肢模型,该模型基于湖南大学行人下肢有限元模型改进获得,改进内容包含:网格重新划分;老旧材料参数更换;增加关节囊、关节韧带、关节软骨等,同时建立了能够模拟肌肉主动力的有限元Hill本构模型。将经过全面验证后可以模拟肌肉主动力的下肢模型与Hybrid III 50th假人有限元模型结合,建立50th百分位混合假人模型。本文选取凯美瑞作为碰撞试验车,建立并验证驾驶员约束系统,提取整车的加速度曲线作为人体下肢损伤仿真子系统的输入条件。构建真实的主动刹车仿真环境,然后设计实验方案进行探究。本文设置了28组仿真对照组:仿真的设计变量包括碰撞速度(40km/h和50km/h),制动持续时间(包括有无制动),制动减速度(包含5m/s~2、8m/s~2和10m/s~2),肌肉是否激活。主要探究问题为:(1)在不同的碰撞速度以及制动减速度下,制动过程对下肢损伤的影响;(2)28组仿真之间相邻两组进行对照,探究肌肉主动力对下肢损伤的影响。研究表明,制动过程包括制动持续时间长短对假人头部X向加速度具有显著的积极影响:随着制动时间增加,头部X向加速度降低,对胸部、髋部影响无明显规律性。针对下肢损伤,碰撞速度为50km/h时,制动过程会减轻大腿部位损伤,而碰撞速度为40km/h时,制动过程会增大大腿部位损伤;两种速度工况下,制动过程均增大了膝盖以下部位下肢的损伤,且有随制动时间延长而增大的趋势。两种碰撞速度下,肌肉主动力虽然均使下肢的股骨轴向力、胫骨指数增大,但下肢各部位损伤应力值降低,肌肉的激活从一定程度上减轻了下肢的损伤。根据下肢防护研究结果:适当选取低的膝垫刚度和合理地选择仪表板设计参数,有助于减轻大腿和小腿部位的损伤程度;研究能够应用于主动刹车系统的更加灵敏的传感器来替代制动踏板,有助于降低脚部损伤。