【技术实现步骤摘要】
本申请涉及交通安全，尤其涉及一种汽车碰撞事故中的头部运动学边界条件与头部损伤指标相关性确定方法。
技术介绍
1、在弱势道路使用者(vulnerable road user,vru)与车辆碰撞交通事故中，vru头部损伤一直是导致其死伤的最主要原因，但目前的行人保护测评规程中所用的头部冲击器方法仅考虑了单一的碰撞边界，不能全面反映真实事故中的头部碰撞响应全过程，且所采用的头部损伤评价准则hic仅考虑头部线性运动，对头部损伤风险评价具有其局限性，同时针对其余vru保护的测评规程还亟待开发。
2、现有对于头部运动学边界条件与头部损伤指标相关性的确定，通过是针对早期的动物实验与尸体实验数据进行，或者针对运动事故数据进行，与交通事故中的碰撞载荷相比，这类案例中头部冲击量级相对小得多，这导致事故发生头部损伤频率低，从而较难获取有具体损伤报告的事故数据，大大影响了头部风险预测的真实性。而且现有确定方法所采用的重建方法相对简单，输入冲击条件略显单一且理想，无法全面反映头部碰撞真实载荷场景，导致所确定出的头部运动学边界条件与头部损伤指标相关性的准确度不高。
技术实现思路
1、本申请的主要目的在于提供一种头部运动学边界条件对头部损伤影响的确定方法，旨在提高所确定出的头部运动学边界条件与头部损伤指标相关性的准确度和多样性。
2、为实现上述目的，本申请实施例提供了一种头部运动学边界条件对头部损伤影响的确定方法，所述方法包括以下步骤：
3、s1、获取符合预设条件的多起交通事
4、s2、对于每一起交通事故案例，根据该起交通事故案例的事故信息进行交通事故过程的仿真模拟，输出头部损伤指标并提取碰撞中的头部运动学边界条件；
5、其中，步骤s2包括：
6、s21、根据该起交通事故案例的事故信息，建立多刚体人体模型和多刚体车辆模型；
7、s22、根据所述事故信息、多刚体行人模型和多刚体车辆模型，采用多刚体动力学分析软件进行交通事故过程仿真模拟计算得到虚拟重建的交通事故场景；
8、s23、根据人体有限元模型和所述多刚体行人模型建立多刚体-有限元行人耦合模型；
9、s24、在所述虚拟重建的交通事故场景中将所述多刚体行人模型替换为所述多刚体-有限元行人耦合模型后，再次进行交通事故过程仿真模拟计算，输出头部损伤指标，所述头部损伤指标包括头部损伤准则hic、脑损伤阈值广义加速度模型gambit、脑损伤准则bric、旋转损伤准则ric、头部碰撞功率hip、最大主应变mps和累积应变损伤计量csdm；以及
10、s25、截取仿真模拟的交通事故过程中弱势道路使用者vru头部与车辆从发生接触时刻至碰撞结束vru头部与车辆分离时刻之间的完整碰撞过程信息，从所述完整碰撞过程信息中提取碰撞中的头部运动学边界条件，所述头部运动学边界条件包括vru头部与车辆碰撞过程中质心的线性速度峰值plv、旋转速度峰值prv、线性加速度峰值pla、旋转加速度峰值pra和碰撞持续时间id；
11、s3、在完成对所述多起交通事故案例的仿真模拟后，采用一元线性回归分析法对所述多起交通事故案例进行仿真模拟所提取的头部运动学边界条件和所输出的头部损伤指标进行相关性分析，计算各头部运动学边界条件与各头部损伤指标之间的相关性，根据计算结果确定出各头部运动学边界条件对头部损伤的影响程度。
12、优选地，所述一元线性回归分析法的预测模型为：
13、yt＝axt+b
14、上式中，xt为头部运动学边界条件；yt为头部损伤指标；a,b分别代表一元线性回归方程的参数，a,b分别由下列两式求得：
15、
16、上两式中，n表示数据集中的数据个数，xi为数据集中的第i个头部运动学边界条件的值，yi为数据集中的第i个头部损伤指标的值。
17、优选地，所述预设条件包括：
18、事故信息中的事故参与者涉及vru；
19、事故信息足够支撑交通事故场景的虚拟重建；
20、事故信息的vru头部与车体发生碰撞。
21、优选地，所述多起交通事故案例包括人车碰撞事故案例和两轮车与汽车碰撞事故案件，对于人车碰撞事故案例，所述多刚体车辆模型包括多刚体汽车车辆模型；对于两轮车与汽车碰撞事故案件，所述多刚体车辆模型包括多刚体汽车车辆模型和多刚体两轮车模型。
22、优选地，在进行交通事故过程的仿真模拟之前，还包括：
23、将所述多刚体汽车车辆模型的前挡风玻璃结构去掉；
24、利用多刚体动力学分析软件中的耦合模块将有限元前挡风玻璃模型与多刚体汽车车辆模型对应部位的刚体相连接，建立多刚体-有限元汽车车辆耦合模型；
25、在虚拟重建的交通事故场景中将多刚体汽车车辆模型替换为多刚体-有限元汽车车辆耦合模型。
26、优选地，所述根据人体有限元模型和所述多刚体行人模型建立多刚体-有限元行人耦合模型，包括：
27、将所述多刚体行人模型的头部及颈部结构去掉；
28、将人体有限元模型的头颈部提取出来，利用多刚体动力学分析软件中的耦合模块将人体有限元模型的颈部原本与躯干相连的肌肉和颈椎单元末端节点，与去除头颈部后的多刚体行人模型的躯干上端对应部位的刚体相连接，得到多刚体-有限元行人耦合模型。
29、优选地，所述多刚体人体模型采用多刚体动力学分析软件madymo对tno 50百分位成年男性与5百分位女性多刚体行人模型进行缩放和调整得到；所述人体有限元模型采用虚拟人体模型thums 50百分位成年男性有限元模型。
30、优选地，所述计算各头部运动学边界条件与各头部损伤指标之间的相关性，根据计算结果确定出各头部运动学边界条件对头部损伤的影响程度，包括：
31、计算各头部运动学边界条件与各头部损伤指标之间的相关系数r，得到决定系数r2，根据决定系数r2来确定出各头部运动学边界条件对头部损伤的影响程度。
32、优选地，在采用一元线性回归分析法对所述多起交通事故案例进行仿真模拟所提取的头部运动学边界条件和所输出的头部损伤指标进行相关性分析之前，还包括：
33、对所提取的头部运动学边界条件中的线性加速度峰值按峰值大小分为低、中、高三种量级组；
34、对所提取的头部运动学边界条件中的旋转加速度峰值按峰值大小分为低、中、高三种量级组；以及
35、对所提取的头部运动学边界条件中的旋转速度峰值按峰值大小分为低、高两种量级组；
36、所述采用一元线性回归分析法对所述多起交通事故案例进行仿真模拟所提取的头部运动学边界条件和所输出的头部损伤指标进行相关性分析，包括：
37、计算线性加速度峰值的低、中、高三种量级组分别与各头部损伤指标之间的相关性；
38、计算旋转加速度峰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种头部运动学边界条件对头部损伤影响的确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一元线性回归分析法的预测模型为：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多起交通事故案例包括人车碰撞事故案例和两轮车与汽车碰撞事故案件，对于人车碰撞事故案例，所述多刚体车辆模型包括多刚体汽车车辆模型；对于两轮车与汽车碰撞事故案件，所述多刚体车辆模型包括多刚体汽车车辆模型和多刚体两轮车模型。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行交通事故过程的仿真模拟之前，还包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据人体有限元模型和所述多刚体行人模型建立多刚体-有限元行人耦合模型，包括：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述多刚体人体模型采用多刚体动力学分析软件MADYMO对TNO 50百分位成年男性与5百分位女性多刚体行人模型进行缩放和调整得到；所述人体有限元模型采用虚拟人体模型THUMS 50百分位
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各头部运动学边界条件与各头部损伤指标之间的相关性，根据计算结果确定出各头部运动学边界条件对头部损伤的影响程度，包括：
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用一元线性回归分析法对所述多起交通事故案例进行仿真模拟所提取的头部运动学边界条件和所输出的头部损伤指标进行相关性分析之前，还包括：
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述计算线性加速度峰值的低、中、高三种量级组分别与各头部损伤指标之间的相关性，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种头部运动学边界条件对头部损伤影响的确定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一元线性回归分析法的预测模型为：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多起交通事故案例包括人车碰撞事故案例和两轮车与汽车碰撞事故案件，对于人车碰撞事故案例，所述多刚体车辆模型包括多刚体汽车车辆模型；对于两轮车与汽车碰撞事故案件，所述多刚体车辆模型包括多刚体汽车车辆模型和多刚体两轮车模型。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行交通事故过程的仿真模拟之前，还包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据人体有限元模型和所述多刚体行人模型建立多刚体-有限元行人耦合模型，包括：
【专利技术属性】
技术研发人员：王方，刘晶，尹嘉杰，胡林，武和全，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：
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