[发明专利]一种AEB工况下基于体征的人体颈部损伤预测方法

说明书

本发明涉及一种AEB工况下基于体征的人体颈部损伤预测方法，包括：步骤1、根据人体数据库中人体颈部肌肉的几何特征，确定包括肌肉单元起止位置等的参数，初步确定包括主动肌肉力的激活水平曲线等参数，根据AEB工况下乘员离位试验修正颈部肌肉参数，完成主动肌肉力的有限元单元构建模块；步骤2、根据人体测量数据库，采用网格变形技术对现有基础人体有限元模型中的体表和颈部位置进行变换；步骤3、构建大量不同的AEB仿真工况，根据仿真结果构建决策树模型，完成AEB工况下特征人体颈椎损伤预测模型搭建。本发明的方法能够实现多体征、多影响因素下的人体颈部损伤预测，并且所提出的决策树预测模型能够为适应AEB的驾驶舱约束系统提供设计指导。

技术领域

本发明涉及汽车被动安全技术领域，具体涉及一种AEB工况下基于体征的人体颈部损伤预测方法。

背景技术

随着安全技术的发展，自动紧急制动技术(AEB)等主动安全装置在汽车上的应用越来越广泛，有效地避免或者减轻了碰撞的危险，但当前自动紧急制动技术的评估主要是对制动性能的测试，并没有考虑到AEB工况下的乘员损伤。统计数据表明，交通事故中的低速碰撞发生率占比较高，其中，乘员伤害主要表现为颈部损伤。传统的乘员颈部损伤研究是通过假人有限元模型进行碰撞仿真得到，这种方法考虑假人整体结构，往往计算时间过长，实用性不强。而且，现有的假人模型类型单一，无法反应人体特征，并且均对头颈部进行了简易化处理，在使用该类假人模型进行模拟碰撞时，没有考虑颈部肌肉主动力对头颈部被动响应的影响，然而，AEB工况下，颈部主被动力对于头颈部的动力学响应影响非常大，造成假人测得的实时数据无法评判当前头颈部的真实受伤情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种AEB工况下基于体征的人体颈部损伤预测方法，具体为设计了一种结构简单、通用性强的具有主动肌肉力的有限元单元，提出了一种适用于不同体征人体的有限元模型生成方法，建立了基于DOE设计的AEB工况下人体颈部损伤预测方法。

本发明提供了一种AEB工况下基于体征的人体颈部损伤预测方法，其特征在于：该方法包括：

步骤1、根据人体数据库中人体颈部肌肉的几何特征，确定包括肌肉单元起止位置、横截面积、材料的参数，初步确定包括主动肌肉力的激活水平曲线、速度曲线的肌肉力参数，根据AEB工况下乘员离位试验修正颈部肌肉参数，完成主动肌肉力的有限元单元构建模块；

步骤2、根据人体测量数据库，提取人体体表和人体颈部几何模型，采用网格变形技术对现有基础人体有限元模型中的体表和颈部位置进行变换，将步骤1中建立的具有主动肌肉力有限元单元添加到变换后的人体模型中，生成特征人体颈椎损伤预测有限元模型；

步骤3、基于步骤2中生成的特征人体颈椎损伤预测有限元模型，构建大量不同的AEB仿真工况，根据仿真结果构建决策树模型，完成AEB工况下特征人体颈椎损伤预测模型搭建。

进一步地，步骤1具体通过以下方式实现：

步骤1.1，查询人体数据库，参照人体颈部肌肉的几何模型，根据颈部肌肉的连接位置，确定肌肉单元的连接起止点；

步骤1.2，对照人体肌肉组，选取对颈部运动具有较大影响的肌肉进行肌肉单元建模，将下起点在第七颈椎及以下的肌肉起点移到颈部下连接平台，将上起点在第一颈椎及以上的移到颈部上连接平台；

该步骤中，颈长肌、后斜角肌、头长肌进行肌肉单元建模，将下起点在第七颈椎及以下的肌肉起点移到颈部下连接平台，将上起点在第一颈椎及以上的移到颈部上连接平台；

步骤1.3，将每一块肌肉自身的下起点与上终点连接，形成肌肉单元，上述肌肉单元均采用Hill型肌肉模型，设计参数为截面面积、等距应力峰值、激活水平曲线、长度曲线、速度曲线；

步骤1.4，获得斜方肌、颈长肌、头长肌、后斜角肌的生理截面面积，弹性系数参数，初步定义斜方肌单元、颈长肌单元、头长肌单元、后斜角肌单元的材料参数和属性参数；