碰撞生物力學

碰撞損傷分為開放性損傷和閉合性損傷兩種。開放性損傷是力或衝擊能量集中地作用在人體上, 使其局部的載荷應力超出了破壞值所導致的損傷。閉合性損傷通常是由一些鈍的物體通過一個較大的接觸面與人體發生作用或者是慣性力作用的結果。碰撞生物力學主要研究人體各部位在各種形式碰撞中的傷害機理、對碰撞載荷的機械回響特性及傷害極限等。碰撞生物力學的研究領域只要針對於汽車碰撞帶來的人體損傷而言的，如圖1。汽車的行駛安全性包括主動安全性和被動安全性。主動安全性是指汽車本身防止或減少道路交通事故發生的性能；而被動安全性則是指交通事故發生後，汽車本身減輕人員傷害和貨物損失的能力。汽車被動安全性主要包括車身結構抗撞性、碰撞生物力學、乘員約束系統三方面。人體組織在碰撞過程中所包含的有關力學稱為碰撞生物力學，它是汽車被動安全技術開展及人體防護研究的重要基礎，主要目的是了解傷害機理，定量描述人體生物力學回響。

研究方法

具體而言，碰撞生物力學的研究方法主要分為三種：生物模型研究方法、機械模型研究方法和數字模型研究方法。

1）生物模型研究方法

生物模型方法主要是指用生物體來研究人體損傷機理，既可用人體試驗也可用動物試驗來實現。起初，科學家用活體動物作為受試，但由於它們與人體相差很大，所獲得的數據與現實相差甚遠。同時，人體死屍的試驗也存在倫理的問題。另一方面，志願者實驗是通過低速或危險性不大的情況下進行並得到更為真實的實驗數據。但這種實驗需要志願者的知情通知書，同時需要倫理委員會出具批准。

2）機械模型研究方法

機械模型也就是碰撞試驗用假人模型，用以評價汽車安全裝置的性能及整車的安全性。國內的航空醫學研究所的動態仿真假人根據現役飛行員的人體數據資料，包括身高、體重等人體參數為基礎進行研製和開發的。它能夠很好的評價駕駛員在衝擊環境中的安全性。

3）數字模型研究方法

數學模型方法主要是指套用計算機建模來進行仿真，模擬碰撞事故發生時人體的運動狀態、以及與可能接觸的車體結構和約束系統的關係。目前，根據建模方法和功能的不同，主要分為多體系統動力學法和有限元法。數學模型方法的最大優點在於實驗費用低、周期短、限制條件少、可重複進行試驗。但由於計算機仿真不可能完全反映真實的碰撞情形，因此其結果往往還是需要通過試驗來進行驗證。

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