面向年龄和车辆前部差异的行人下肢交通损伤

曲志冬1 肖 森1 黄 晶2 郄彦朝1

1. 河北工业大学天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室,天津,300401 2. 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410080

摘要:行人的交通损伤多发生在下肢且损伤程度与车辆前部外形相关。为揭示车辆前端结构造成行人下肢损伤的差异成因并确定此类损伤的机理,根据中国人体特征和骨骼材料特性建立了不同年龄的下肢模型,并结合车辆前部结构特征模拟了正面碰撞,分析了年龄、车辆前部结构与下肢损伤的定量关系。结果表明,年龄差异会造成显著的关节损伤差异;汽车前围结构影响行人下肢损伤的部位,且较小的离地间隙和较宽的前围造成的下肢损伤较小。

关键词:关节损伤;车身前围;刚度分布;年龄差异;正面碰撞

0 引言

下肢交通损伤事故一直呈高发趋势[1-2],严重的下肢损伤会造成长久的身体伤害和巨大的经济负担。为减少此类伤害,首先需要了解伤害的发生机理和不同年龄人下肢的响应差异,进而采取合理的预防措施。目前,针对下肢胫骨的损伤法规指标是膝关节内侧副韧带(medial collateral ligament,MCL)伸长量和小腿弯矩,新车评价标准针对股骨的损伤指标是股骨所受弯矩和轴向合力[3],但这些损伤限值并不能很好地解释软组织损伤的来源[4-5],因此,有必要进行更加细致的损伤机理分析,研究损伤特别是损伤差异的来源。

以往的试验研究缺乏基于软组织损伤的下肢损伤指标,不能完全再现损伤的基本特征。实验常用的柔性下肢撞击器不能反映股骨和胫骨损伤的准确位置和分布[6-7],这导致常用的行人损伤研究试验工况数据很难完整映射实际的碰撞结果[7-8],因此,有必要通过尸体实验建立的损伤生物力学有限元模型来研究下肢损伤的基本特征。下肢关节附近的韧带和肌肉组织会造成损伤输出的差异,特别是在较容易发生损伤弯折的关节。膝关节常在碰撞载荷方向上出现大幅度弯曲,弯曲角度过大可能会导致韧带承受的拉力超过其耐受限度,造成韧带撕裂,踝关节附近韧带撕裂的原因是碰撞过程中关节弯曲角度过大[9]。汽车碰撞行人后,行人足部承受较大的转矩[10],因此踝关节软组织撕裂比膝关节的情况更复杂。

机动车不同的前部结构对行人下肢造成的损伤有差异,因此需要研究不同车身前部结构对行人下肢冲击的特征。孙娜[11]通过重建典型的行人事故案例,发现汽车前部结构的不同会导致行人下肢损伤的差异,因此,必须综合国内的主流车型,并基于中国人体体征的行人模型开展下肢损伤研究。国内学者对“德国深入事故调查数据库”中汽车碰撞事故的行人下肢损伤数据进行了逻辑回归分析,发现行人年龄和碰撞车速是影响下肢损伤的两个主要因素,体重、身高等其他生理因素对下肢损伤的影响并不明显。王丙雨等[12]指出随着行人年龄的增长,长骨(胫骨、股骨、腓骨)骨折的风险会显著增大。陈刚等[13]发现,随着年龄的增长,骨骼的密度和柔韧性不断降低,骨骼的脆性变大,长骨的生物力学性能衰退。施咏梅等[14]分析了影响成人骨骼强度的几个可能因素,确定性别和年龄对骨强度的影响十分显著,骨强度与年龄成负相关。经过以上分析可推测,在相同的碰撞条件下,老年人的下肢损伤可能比青年人的下肢损伤更严重。

行人在交通事故发生时是需要接受保护的对象,因此需要了解交通事故对行人下肢造成的损伤差异和损伤分布,从而在研发汽车的过程中采取相应的预防措施。本研究的目的是分析不同车辆前部结构造成的行人下肢损伤差异。研究采用车辆几何的刚性结构模拟车辆形状,使用不同年龄的中国人体下肢模型与车辆前部进行碰撞,通过应力分布和弯曲角度等损伤指标来研究下肢损伤差异产生的原因。

1 研究材料和方法

1.1 下肢模型

下肢损伤程度受年龄影响,因此笔者使用两个不同年龄的人体下肢(主要差别是骨骼参数[15])展开研究,设置不同的材料参数来表现青年人和老年人的下肢骨骼差异。研究使用的结构失效方式基于有效塑性应变率的材料损伤准则。青年人和老年人的下肢骨骼材料参数见表1。

由于尺寸等差异,基于欧美人体数据设计的下肢撞击器难以再现中国人体下肢在事故中的损伤情况[16],因此本研究使用基于中国中等身材男性志愿者下肢数据开发且已通过相关验证的模型[17],如图1所示。

表1 骨骼材料参数

Tab.1 Bone material parameter

老年人股骨骨干青年人股骨骨干老年人胫骨骨干青年人胫骨骨干密度 (kg/mm3)2×10-62×10-62×10-62×10-6弹性模量 (GPa)13.29016.24015.02018.305泊松比0.30.30.30.3屈服应力(MPa)759088.9498.8切线模量(GPa)1.01.01.41.4塑性破坏应变0.01400.02700.01290.0280应变率参数C360.5360.5360.5360.5应变率参数P3.6053.6053.6053.605

图1 左下肢模型
Fig.1 Left lower limb model

下肢模型包含106 827个单元和96 982个节点,模型组织内部的接触为自动单面接触。下肢模型与其他部件的接触为自动面面接触。研究发现,脚与路面的摩擦力差异会导致明显的踝关节损伤差异[18]。不同的路面条件下,脚与地面的摩擦因数不同。根据以往研究结果,本文设定下肢(足底)与地面的摩擦因数为0.3,以减小摩擦因数差异对结果的影响。在模型的肚脐位置设置一个约等于人体躯干质量的集中质量,发生碰撞时用此集中质量的转动惯量来代替实际复杂情况下的行人转动惯量。

1.2 车辆外形

汽车外形复杂多样,车型区分度不够明显,同一车型的前围结构也有明显差异,且不可能对市面上的车型一一进行研究,因此本研究使用几种具有代表性的车辆前部外形,并用刚性平面结构代替外形特征。本研究采用因素分析法以突出车辆离地间隙(半载状态下的车辆前部外形的离地高度)和接触高度的影响(图2),忽略前围细节造型对实验的细微影响。

图2 汽车行人碰撞示意图
Fig.2 Diagram of car and pedestrian collision

车辆的离地高度决定了撞击位置。如表2所示,SUV的离地间隙为320 mm,膝关节是SUV主要的撞击位置;跑车的离地间隙为140 mm,踝关节是跑车的主要撞击位置。从接触区域长度(前围最高点高度与离地间隙的差值)看,紧凑轿车的接触区域长度最大,为680 mm,跑车的接触区域长度最小,为200 mm。相同的受力情况下,接触区域长度越大,可能损伤程度越小,因此从接触区域长度分析,紧凑轿车可能对下肢造成相对较轻的损伤。

表2 车辆外形参数

Tab.2 Vehicle shape parameters mm

汽车类型离地高度前围最高点高度接触区域长度紧凑轿车270950680面包车280880600跑车140340200普通轿车260565305SUV320920600

实际碰撞下的下肢较少与刚性部件直接接触,而主要与前保险杠蒙皮等具有柔性的部件直接碰撞并旋转,因此,本文模拟实验中的下肢损伤会比实际事故造成的下肢损伤更严重。

1.3 损伤判断准则

损伤生物力学研究中,下肢损伤的主要评价指标包括股骨和胫骨的应力分布、膝关节和踝关节的弯曲角度变化(体现关节部位主要关节韧带伸长量的变化)。由中国新车评价规程(China-new car assessment program,C-NCAP)中的宏观损伤评价指标可知,膝关节和踝关节的弯曲角度变化从侧面反映了膝关节和踝关节的韧带损伤。

此外,研究还增加了应力分布等能体现微观损伤趋势的数据[19-20]。应力分布是微观损伤指标之一,主要用于骨组织的损伤分析。参考C-NCAP的标准,小腿弯矩、MCL伸长量的低性能限值分别为340 N·m和22 mm,高性能限值分别为282 N·m和19 mm;股骨弯矩、合力的低性能限值分别为350 N·m和6 kN,高性能限值分别为285 N·m和5 kN[21]。宏观损伤指标从侧面反映损伤的严重程度,其中,关节角度和韧带伸长量是韧带损伤的判断指标,长骨的轴向力和弯矩是骨骼损伤的判断指标。

1.4 仿真矩阵

研究采用全因子实验方法,开展5种车辆前部外形和2种年龄下肢的仿真实验(共10次)。仿真代号S11~S15、S21~S25中,S表示仿真,第一个数字表示下肢特征类型(1为老年人下肢,2为青年人下肢);第二个数字表示车辆外形,1~5分别表示紧凑轿车、面包车(带前保险杠)、跑车、普通轿车、SUV。

参考2018版C-NCAP行人下肢保护实验规定,设置接触碰撞速度为40 km/h。其中,仿真模型的建立及边界条件的定义由Hypermesh完成,然后提交LS-DYNA软件进行计算,数据结果的分析、处理应用Hyperview完成。

2 研究结果

2.1 应力分布

选取SUV碰撞模拟实验(碰撞方向与碰撞位置如图2所示)的下肢变化来描述下肢在整个碰撞过程中的运动学响应(图3)。碰撞中,踝关节首先发生明显的弯曲变形。当变形到一定位置时,膝关节因连接部位的抗弯强度较小而发生后续弯折。仿真结果显示,青年人踝关节的最大弯曲角度大于老年人踝关节的最大弯曲角度,老年人膝关节的弯曲角度大于青年人膝关的节弯曲角度。上述结果出现的原因推测是青年人下肢整体刚度较大。

(a) 青年人下肢

(b) 老年人下肢

图3 下肢动态弯曲过程
Fig.3 Lower limb dynamic bending process

应力分布反映下肢骨骼在撞击过程中局部撞击力的分布和变化情况。笔者从应力峰值和高应力区分布面积来研究股骨和胫骨的应力分布。由图4、图5分析可知,在相同的冲击载荷条件下,青年人下肢的应力峰值和分布面积均小于老年人下肢的相应值。从股骨的应力峰值判断,跑车和普通轿车的模拟结果未显示明显骨折,说明碰撞对下肢损伤均较小,而紧凑轿车、面包车和SUV仿真中的老年人下肢均发生骨折,认为上述车型对行人的损伤更大。虽然部分胫骨的应力峰值较大,但所有的仿真结果都没有观察到明显的裂纹(图5)。

(a) 青年人下肢

(b) 老年人下肢

图4 股骨应力分布
Fig.4 The stress distribution in femur

(a) 青年人下肢

(b) 老年人下肢

图5 胫骨应力分布
Fig.5 The stress distribution in tibia

由图5可知,与股骨损伤分析结果相同,老年人胫骨的应力峰值大于青年人胫骨的应力峰值。行人下肢与汽车碰撞接触位置接近髌骨时,胫骨头近中心端的应力较大。研究中所有股骨应力的峰值186.60 MPa发生在老年人下肢与紧凑车型碰撞的仿真中。胫骨应力峰值310.60 MPa发生在老年人下肢与跑车的碰撞中,峰值位置在胫骨中下部,对应的弯曲变形较大。研究结果表明,接触位置的改变会影响胫骨应力的变化趋势。接触位置越高,胫骨受力越小,反之,股骨受力变大。经图5和表2分析得到,随离地间隙的增大,股骨高危险应力分布区域由股骨头向股骨中部移动;应力峰值增加范围是0.1~0.9 MPa。胫骨应力分布范围是长骨中部到胫骨头,峰值变化量为101.20 MPa。随着汽车前围倾斜角度的增大,股骨和胫骨的应力峰值都变小,但骨折发生的风险变大。损伤危险位置的变化可反映撞击区与损伤区之间的关系。随着年龄的增长,撞击损伤面积变化较小,损伤峰值变大。与汽车前围形状的影响相比,年龄对损伤结果的影响更大。

2.2 韧带力和关节弯矩

轴向力和弯矩是评价下肢骨损伤的常规指标,常用于机械假人试验的下肢损伤评价。老年人下肢轴向力研究结果显示,膝关节韧带力的第一个峰出现在7~8 ms,第二个峰出现在15~17 ms。峰值出现在SUV与老年人下肢碰撞中,但是老年人下肢与紧凑轿车碰撞中获取的最小韧带力为负值,见图6、图7。由青年人下肢的结果分析可知,除跑车和普通轿车与年轻人下肢碰撞外,其仿真中的膝关节与踝关节附近的各韧带受到的轴向力与弯矩的峰值均较小,且整个碰撞过程中弯矩的变化趋势较平缓,见图8、图9。

(a) 后交叉韧带

(b) 外侧副韧带

(c) 内侧副韧带

(d) 跟腱

(e) 膝关节韧带

图6 老年人下肢的轴向力
Fig.6 Axial force of old men’s lowor limg

仿真结果中,青年人下肢模型的韧带受力峰值明显小于老年人下肢模型的韧带受力峰值;老年人跟腱受力峰值出现在仿真S13中,远大于其他仿真(没有明显的峰值)中获取的轴向力峰值;S11中的轴向力是负值。对于青年人下肢来说,所有碰撞结果所得的跟腱受力大小都会随碰撞的继续进行而增大。S24的内侧副韧带的轴向力与弯矩的第一个峰值都较大,但内侧副韧带轴向力与弯矩的幅值在整个碰撞过程中的变化不明显。S12、S14和S15的仿真中,老年人下肢的内侧副韧带受力峰值都较大,且波峰持续约3~5 ms,其最值发生在仿真S15中。仿真S11和S13的内侧副韧带轴向力与弯矩的峰值都很小,碰撞过程的波动也很小。对于青年人下肢的内侧副韧带,S22和S24的受力变化较大,其他仿真中的结果变化相似。老年人下肢外侧副韧带中,S14的受力幅值波动最明显,其他仿真中的波动较小。

由曲线变化可总结车型与下肢损伤之间的关系,其中,从紧凑车型模拟实验可提取部分负方向的韧带力;SUV碰撞实验中,全膝关节所受韧带力最大;面包车仿真实验中,跟腱所受的韧带力最小;跑车前围外形对青年人下肢造成损伤程度较轻,此车型对应的韧带曲线幅值都为正值。

(a) 后交叉韧带

(b) 外侧副韧带

(c) 内侧副韧带

(d) 跟腱

(e) 膝关节韧带

图7 老年人下肢的弯矩
Fig.7 Bending moment of old men’s lower limb

(a) 后交叉韧带

(b) 外侧副韧带

(c) 内侧副韧带

(d) 跟腱

(e) 膝关节韧带

图8 青年人下肢的轴向力
Fig.8 Axial force of young men’s lower limb

在所有结果中,膝关节韧带仿真结果(除S13外)变化相似,如图7所示。与其他仿真结果相比,S11的膝关节韧带所受弯矩峰值最大。对于青年人的下肢,S24的外侧副韧带的受力变化趋势比较理想。对于跟腱而言,大部分跟腱的受力结果(除S13外)变化趋势相似,都有2个明显的峰值;S13中有1个峰且峰的斜率较大;其他仿真的结果都较小且大小一致。老年人下肢内侧副韧带所受的弯矩比较复杂,最大的弯矩发生在仿真S12。青年人下肢的5组碰撞试验结果中,普通轿车对下肢所有韧带造成的损伤较为严重;在所有仿真结果中,全膝关节受到的轴向力都较大。老年人碰撞实验中,仿真S15的全膝关节韧带受力2.15 kN最大,全膝关节后交叉韧带受力1.65 kN次之。所有仿真结果中,S13的跟腱受力0.24 kN最大。

(a) 后交叉韧带

(b) 外侧副韧带

(c) 内侧副韧带

(d) 跟腱

(e) 膝关节韧带

图9 青年人下肢的弯矩
Fig.9 Bending moment of young men’s lower limb

仿真S11的膝关节所受韧带弯矩208.76 N·m最大,其次为S15的后交叉韧带所受的弯矩3.89 N·m。所有老年人下肢的仿真中,只有S15内侧副韧带的轴向力大于1 kN。青年人的下肢仿真结果中,膝关节S22所受韧带力1.01 kN最大,其次为S23的后交叉韧带受力0.71 kN。对于韧带弯矩而言,全膝关节在S24中的弯矩88.03 N·m最大,其次为后交叉韧带在仿真S25的弯矩1.80 N·m。所有青年人的仿真结果中,除S23以外的外侧副韧带弯矩都小于0.90 N·m。

2.3 弯曲角度和伸长量

关节弯曲角度和伸长量是下肢主要关节在撞击过程中损伤程度的宏观表现,反映关节内部韧带损伤风险的变化趋势。将计算产生的结果文件导入后处理软件,获得关节弯曲角度和韧带的伸长量,测量韧带伸长量的韧带位置如图10所示。利用四点法在股骨和胫骨上分别取ABCD四点(图11),用整个碰撞模拟过程中的直线AB和直线CD在任意方向上的角度变化来代表膝关节的角度变化。用相同的方法在所需测量的韧带上取点EF来获得整个过程中韧带伸长量的最值。

所有模拟中,膝关节的最大弯曲角度为41.45°,内侧副韧带伸长量的最大值为49.90 mm,踝关节的最大弯曲角度为47.76°。车辆与下肢的碰撞接触位置越靠近膝关节且彼此之间的接触面积越小,下肢弯曲角度变化越大,见表3。踝关节角度的变化趋势与膝关节角度的变化趋势在变化方向上一致,即碰撞接触位置越靠近踝关节,踝关节弯曲角度越大,因此随着离地间隙的变大,膝关节弯曲角度也变大。膝关节弯曲角度变化的最大值41.45°发生在仿真S14而不是S15中,主要是因为接触面积影响弯曲角度的变化。踝关节的最大弯曲角度为47.76°,发生在仿真S23中。从伸长量变化和接触区域看,下肢与汽车直接接触位置的韧带伸长量变化都较大,最大变化量为41.84 mm。随碰撞接触面积的减小,膝关节弯曲角度变化的峰值变大,膝关节附近韧带的伸长量变大。随着车辆结构外形由平直变化为倾斜,下肢韧带最大伸长量由49.90 mm逐步减小到8.06 mm。内侧副韧带的位置决定了内侧副韧带的损伤情况。膝关节内侧远离碰撞接触点,内侧股骨和胫骨之间的相对位移较大,造成内侧副韧带被拉伸,导致内侧副韧带损伤。碰撞位置的变化也能从侧面反映损伤区域的变化。对比所得到的结果可知,弯曲角度与损伤区域在变化趋势上存在一定的相关性。

图10 下肢测量位置
Fig.10 Measuring position of lower extremities

(a) 膝关节弯曲角度测量方法

(b) 韧带伸长量测量方法

图11 测量方法
Fig.11 Measurement methods

表3 弯曲角度和伸长量

Tab.3 Bending angle and elongation

仿真代号S11S12S13S14S15最大弯曲角(°)17.1510.725.4941.4525.97最大伸长量(mm)8.3015.438.0649.9016.46仿真代号S21S22S23S24S25最大弯曲角(°)2.312.376.736.022.55最大伸长量(mm)2.843.162.724.153.15

随着年龄的增长,碰撞中的膝关节弯曲角度和韧带伸长量峰值变大。相比于外形造成的弯曲角度和韧带伸长量的变化,年龄的影响更大。

3 结果讨论

3.1 外形差异影响

不同汽车前部几何外形对下肢损伤造成明显的差异。老年人下肢在与紧凑轿车、面包车、SUV的仿真碰撞中出现骨折,而在与跑车和普通轿车的仿真碰撞中未发现明显骨折痕迹。因此,认为对下肢没有明显损伤的离地间隙阈值为260 mm。跑车、普通轿车离地间隙都小于260 mm,但跑车碰撞时与下肢的接触区域长度为200 mm,普通轿车碰撞时与下肢的接触区域长度为305 mm。S23、S24、S13、S14模拟的股骨所受应力最大值分别为164.3 MPa、149.6 MPa、186.0 MPa、185.8 MPa,由此可见,相同情况下,股骨与跑车碰撞时所受的应力均大于与普通车型碰撞时所受的应力。分析表明,较大的接触区域长度及较低的接触位置能够减小下肢损伤。这是因为离地间隙会影响到撞击接触位置的高度,而离地间隙主要影响关节损伤的部位,车辆前部较大的接触面积可以减小下肢骨骼损伤[22-23]。同时,汽车前围内部结构刚度的分布也会影响下肢的接触面积,导致膝关节损伤的差异。

总体而言,为减轻人车碰撞过程中行人下肢损伤的严重程度,应尽量避免碰撞过程中下肢与汽车的刚性附属件直接接触,同时增加行人整体转动趋势。但是,这种趋势不一定减小行人其余位置的损伤,因此,必须要结合行人各部位的损伤来综合评价。

3.2 年龄差异的影响

随着年龄的变化,骨质会发生显著变化,而身体结构特别是下肢结构变化较小,因此,年龄造成的下肢结构变化不明显。老年人股骨和胫骨的骨干弹性模量分别为13.290 MPa和15.020 MPa,青年人股骨和胫骨的骨干弹性模量分别为16.240 MPa和18.305 MPa,对比可知,老年人下肢骨干的弹性模量均小于青年人下肢骨干的弹性模量。老年人股骨骨干和胫骨骨干的皮质骨的失效应变率分别为1.4%和1.29%,青年人股骨骨干和胫骨骨干的皮质骨失效应变率分别为2.7%和2.8%,对比可知,老年人股骨骨干和胫骨骨干的皮质骨的失效应变率均小于青年人的相应值。这说明在相同载荷冲击与运动变形条件下,老人年下肢更容易发生骨折,因此,有必要结合年龄因素判断骨质和软组织变化造成的损伤差异。

3.3 行人下肢损伤特点

踝关节和膝关节的韧带损伤在所有的行人碰撞中都比较严重。撞击过程中,整个下肢存在较明显的旋转,踝关节和膝关节作为旋转轴,在关节部位受到较大的转矩。旋转及产生的弯曲会造成关节部位韧带的拉伸和撕裂。某些碰撞条件下,骨骼能够承受比较大的轴向力反而不会出现明显的下肢损伤。此外,足部与地面接触产生的摩擦力也会严重影响下肢的损伤程度与损伤的分布情况。

分析所得数据可知,胫骨的应力峰值普遍较大,损伤也较严重,这可能是由足与地面的摩擦力影响小腿的自由转动引起的。另外,下肢与车辆前围及翼子板等附属件接触较多,因此下肢首先受到伤害。现阶段的小腿实验装置为柔性机械小腿,该装置并没有设置足部结构,而本研究发现足部与地面的接触对踝关节损伤和胫骨损伤有着一定程度的影响。因此,基于真实人车碰撞环境的损伤生物力学有限元分析可以避免柔性机械小腿的实验缺陷。

4 结论与展望

(1)通过5种乘用车辆的前舱简化外形与下肢的碰撞模拟实验,研究了车型差异对行人下肢损伤的影响,发现较小的离地间隙和较大的接触面积能减小对下肢的损伤。

(2)除法律规定的宏观损伤评价指标(关节弯曲角度)外,将微观损伤分布和应力分布引入下肢损伤研究。在碰撞的整个过程中,应用应力云图和相应韧带所受弯矩与轴向力来反映损伤的具体位置和精确的受力大小。

(3)行人年龄的差异体现在下肢骨骼材料参数的不同,研究了不同年龄人下肢在人车碰撞过程中的损伤差异。

后续的研究将引入完整的有限元模型来取代现阶段使用的下肢有限元模型,考虑主动肌肉功能的作用对实验结果的影响,使用更多的车型、更复杂的前围结构和多个年龄阶段的人体模型来完善实验,使结果更加接近实际。

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Injury Investigation in Lower Limb Caused by Automotive Shapes and Pedestrian Ages during Traffic Crashes

QU Zhidong1 XIAO Sen1 HUANG Jing2 QIE Yanchao1

1. Tianjin Key Laboratory of Power Transmission and Safety Technology for New Energy Vehicles, Hebei University of Technology, Tianjin, 300401 2. The State Key Laboratory of Advanced Design & Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha, 410080

Abstract:Pedestrian traffic injuries mostly occured in lower limbs, and the degree of injury was related to the front shape of vehicles. In order to reveal the different causes of pedestrian lower limb injuries caused by front end structure of vehicles and confirm the mechanism of such injuries, models of lower limbs of different ages were established based on the characteristics of Chinese human body and bone materials. Frontal collision was simulated in combination with front structural features of vehicles, and the quantitative relationship among age, front structure of vehicles, and lower limb injuries was analysed. The results show that age differences may cause significant differences in joint injury. Meanwhile,the structures of car’s front walls affect the location of pedestrians’ lower limb injuries; lower ground clearance and wider front wall may cause less serious lower leg injury.

Key words:joint injury; body front wall; stiffness distribution; age difference; frontal collision

中图分类号:U467.14

DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2020.10.011

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

收稿日期:2019-05-20

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61871173);国家重点研发计划资助项目(2017YFB0103703);河北省高等学校科学技术研究项目 (QN2019123)。

(编辑 张 洋)

作者简介:曲志冬,男,1991年生,硕士研究生。研究方向为损伤生物力学及车辆耐撞性。发表论文6篇。E-mail:201731206010@stu.hebut.edu.cn。肖 森(通信作者),男,1984年生,讲师。研究方向为损伤生物力学及车辆耐撞性。发表论文20余篇。E-mail:xiaosen@hebut.edu.cn