基于THUMS的垂向冲击下航空乘员腰椎损伤研究

摘要

在航空器坠撞冲击下，腰椎损伤是影响航空乘员（简称乘员）生存能力的关键因素。本文旨在研究乘员在垂向冲击载荷下的人体腰椎损伤情况。首先，利用高精度数值假人THUMS(total human model for safety)研究了冲击载荷加速度的加载峰值和加载时间对乘员腰椎生物力学损伤的影响；其次，分析了THUMS和HybridⅢ假人在垂向冲击工况下腰椎动态响应的差异；最后，从细观角度研究了乘员腰椎的生物力学损伤。研究表明，速度变化量不变时，随着加速度的加载峰值增大，乘员腰椎轴向载荷峰值增幅较大，腰椎弯矩峰值增幅较小。乘员腰椎轴向载荷峰值与能量积累的速度正相关；加载时间过短时，惯性效应限制腰椎屈曲，导致腰椎弯矩较小。L5截面处腰椎轴向载荷最大，L1截面处腰椎弯矩最大，乘员腰椎损伤评估要综合考虑轴向压缩力和弯矩的影响。从生物力学上看，腰椎的皮质骨和关键韧带的损伤风险最大。

关键词

数值假人 / 动态冲击 / 腰椎损伤 / 乘员保护 / 生物力学