为了深入分析薄壁长杆撞击驾驶员胸腔时肺部的损伤机理及相关的生物力学响应数据,通过中国第五十百分位男性尺寸的CT建立了具有较高仿真度的胸腔模型。模型包括胸骨、肋骨、肋软骨、脊椎以及肺部器官。碰撞仿真将参考Kroell等胸部与腹部的钝性摆锤撞击试验,从3个方向分别使用薄壁长杆依次以低、中、高的速度进行撞击仿真,一共九组实验。分析了肺部损伤机制。结果表明正面碰撞下肺部内侧面受到压力最大,侧面碰撞下肺部肋面受到压力最大。同时分析了不同方向不同速度下的肺部损伤机理和力学响应特性,得到了肺部动力学响应和损伤风险较高位置的压力分布特点,并推测压力峰值趋于一个极值,为以后救治伤员和完善汽车安全性能提供了基础。

目的用有限元的方法模拟临床上车祸造成的心肺穿透伤的真实情况,使用医工结合的手段为相关的医疗救治提供理论支持。方法采用Hypermesh软件建立以中国50百分位人体尺寸为依据的胸部有限元模型,将城市道路护栏简化为薄壁长杆,使用LS-DYNA进行基于人体胸部有限元模型的薄壁长杆穿透心肺的仿真求解。通过类比的方法和理论分析得出城市道路护栏穿透心肺时产生与弹体穿透岩体类似的侵彻效应。结果通过仿真和“侵彻”分析得出端部形状不同的薄壁长杆穿透心肺产生的“尖端效应”和“空腔效应”,以及心肺损伤程度与长杆的动能、端口形状、穿透角度和稳定性有关。结论尖端或速度快的薄壁长杆对心肺的穿透侵彻作用强,平端或低速的薄壁长杆对心肺的挤压作用更强。

针对电磁阀开启和关闭响应时间相互影响的问题,基于Maxwell建立了电磁阀瞬态场三维模型,对影响电磁阀性能的关键因素进行仿真研究。根据力学方程、电路方程和磁路方程搭建了电磁阀运动模型,并分析了电磁阀材料的选择。仿真结果表明,增大弹簧刚度会使电磁阀上升时间和关闭响应时间延长;弹簧预紧力会使开启延迟减少的同时使关闭延迟增大;工作气隙越小的电磁阀开启响应越快且关闭响应减慢;磁感应强度在B-H曲线“膝点”附近会有更好的响应特性。通过仿真分析,为电磁阀设计参数的选择提供了新的思路和解决方案。