[发明专利]汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法

摘要

本发明涉及一种汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法，属于汽车碰撞安全领域。包括1.建立头部简化模型。扫描人体头部，建立具有头骨轮廓的几何模型及其内部大脑、小脑和脑干等三个主要部位的等效质量块；其皮肤、肌肉等用弹性材料代替；按照汽车正面碰撞过程中头部的运动及受力状况，建立等效的头部质量‑弹簧等效系统，用以模拟描述其生物力学响应特性，生成模拟假人头部结构的初始有限元模型；2.基于头部标定试验准则，选取相关的设计变量，对头部结构的初始简化模型进行参数灵敏度优化设计，获得头部结构力学特性仿真度高的模型。由于本设计可获取等效的简化头部结构模型，运行速率快，可为概念设计阶段快速等效建模提供参考。

主权项

1.一种汽车正面碰撞测试假人头部新结构快速等效建模方法，其特征在于，所述方法包括：(1)构建头部简化模型(1.1)利用医学CT及MRI扫描人体头部数据，得到头骨结构轮廓及质量，建立具有头骨轮廓的几何模型。(1.2)利用医学CT及MRI扫描人体头部数据，得到头部内到大脑、小脑和脑干等三个主要部位的质量。(1.3)头部皮肤、肌肉等用弹性橡胶材料代替，对头部的主要碰撞受力位置，基于头骨结构的设计，将其注塑成头部外形轮廓，建立头部表面几何结构。(1.4)在所述的几何结构基础上，根据力学受力分析及等效原理，按照汽车正面碰撞过程中头部的运动及受力状况，对头骨内脑组织进行等效建模，模拟头部内组织的生物力学特性。(1.5)利用所述结构，生成模拟假人头部结构的有限元模型。(2)对头部简化模型进行结构优化设计(2.1)基于头部标定试验准则，建立头部简化模型优化设计分析工况。(2.2)对头部简化模型中的主要受力部位，设置材料属性，作为优化初始参数。(2.3)利用灵敏度分析原理，选取上述头部简化模型主要受力部位的材料参数作为设计变量，将头部合成加速度、头部横向加速度及单一峰值作为优化目标，进行优化设计，得到使所述头部结构力学特性仿真度最高的最优材料参数，并以此建立头部最优有限元模型。