车辆乘员眼部损伤风险仿真评估

doi:10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.08.012

摘要/Abstract

摘要：

基于中国50百分位成年男性人体测量学参数，开发了具有眼组织生物力学响应的中国体征安全假人头部模型。在LS?DYNA软件中验证了跌落标定试验中头部模型的加速度响应，探究了正面碰撞工况下气囊对眼组织损伤的影响。并利用仿真数据建立了归一化能量与眼组织损伤概率的损伤风险曲线。结果表明，在头部跌落仿真试验中，中国体征碰撞假人头部加速度响应高于Hybrid Ⅲ假人；在正面碰撞工况下乘员约束系统仿真试验结果表明，当碰撞速度高于55 km/h时，视网膜脱落风险将增大，巩膜von Mises应力、变形量均达到引发眼球破裂损伤的阈值。

关键词: 中国人体体征, 头部模型, 眼睛组织, von Mises应力

Abstract:

Based on the anthropometric parameters of Chinese 50th percentile adult male， a head model of Chinese physical sign safety dummy with biomechanical response of eye tissue is developed. The acceleration response of the head model in the drop calibration test is verified in LS?DYNA software， and the influence of airbag on eye tissue damage under frontal impact condition is explored. The damage risk curve of normalized energy and damage probability of eye tissue is established by using the simulation data. The results show that in the head drop simulation test， the head acceleration response of the Chinese physical sign crash dummy is higher than that of the Hybrid III dummy； in the frontal crash condition， the simulation test results of the occupant restraint system show that when the crash speed is higher than 55 km/h， the risk of retinal detachment will increase， and the von Mises stress and deformation of sclera will reach the threshold of eyeball rupture.

Key words: Chinese physical signs, head model, eye tissue, von Mises stress

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图/表 14

表 1

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参考文献 25

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参数	数值
头部质量/kg	4.15
头围/mm	560
头宽/mm	154
头长/mm	184
枕骨到质心/mm	45.11
枕骨到头顶/mm	142.45

眼组织结构	密度/（kg·mm^-3）	弹性模量/MPa	泊松比
角膜	1.43E?6	0.86	0.42
巩膜	1.40E?6	3.0	0.47
视网膜	1.1E?6	0.03	0.435
玻璃体	1.025E?6	0.18	0.4

参数	大气	充入气体
温度/K	293	760
摩尔质量/（g·mol^-1）	29	28
恒压摩尔热容/［J·（mol·K）^-1］	26.73	27.55
摩尔气体常数/［J·（mol·K）^-1］	8.314

碰撞速度/（km·h^-1）	30	40	50	60
最大应力/MPa	1.73	2.14	2.36	5.59
最大变形量/mm	1.56	2.02	2.73	3.12
眼球是否破裂	否	否	否	是
视网膜是否脱落	否	是	是	是