行人年龄和碰撞速度对行人下肢损伤的影响研究

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在复杂的人-车-道路交通环境中,随着机动车辆保有量迅速提升,交通事故频繁发生,行人在道路环境中的伤亡率较高,其中行人下肢是最比较容易受到损伤的部位之一,占受伤总数的32.8%。虽然下肢损伤很少导致死亡,但是它们需要长时间的康复期,甚至会造成永久性残疾,因此,提高行人下肢保护,找出影响行人下肢损伤风险的相关参数,有利于降低行人在交通事故中的损伤风险,同时可为法律法规的制定和下肢损伤评估指标的设定提供参考,所以研究行人下肢损伤机理,在目前具有实际意义。本文从CIDAS数据库中整理了 2012-2017年发生的行人案例,并按照选取标准对样本进行了筛选,分析了碰撞速度,行人年龄以及长骨骨折和重伤损伤风险的关系,并对不同年龄段在不同速度区间下的股骨骨折和胫腓骨骨折的分布进行了讨论分析,在逻辑回归模型基础上,建立了速度和年龄风险曲线,并探讨了速度和年龄与下肢重伤风险的交互影响,最后讨论了股骨骨折和胫腓骨骨折风险曲线,结果显示,当速度大于44.3 km/h时,AIS3+重伤损伤风险增加,随着行人年龄逐渐变大,重伤损伤风险随之变大,当下肢重伤损伤风险为50%时,行人年龄为33岁。通过损伤风险预测发现,在相同碰撞速度下,年龄越大越容易发生骨折。因此,年龄和速度是影响行人下肢长骨骨折和重伤风险的两个重要参数。为了制定更有针对性的行人保护措施,本文利用LS-DYNA软件建立车辆与行人下肢的碰撞有限元仿真模型,深入研究不同年龄段的行人下肢模型在不同碰撞速度中的生物力学响应、损伤机理和耐受极限。首先严格按照事故选取标准,从CIDAS数据库569个案例中选取232例行人案例,使用PC-Crash软件对事故进行重建,以确定事故的相对碰撞速度以及下肢和车辆的相对碰撞位置等边界和加载条件,并验证仿真的准确性。将边界和加载条件导入碰撞有限元仿真模型中进行仿真,对其下肢长骨弯矩、剪切力和Von Mises应力,膝关节的弯矩、剪切位移、弯曲角度等损伤参数值进行对比分析,并建立损伤参数和AIS3+严重损伤组之间的逻辑回归模型,分析了年龄差异对行人下肢损伤的影响。本文的研究结果可为具有年龄差异的行人下肢损伤评估指标的设定提供参考。
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