[发明专利]基于多刚体和有限元耦合计算的数字假人模型建模方法

权利要求书

1.一种基于多刚体和有限元耦合计算的数字假人模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立标准数字假人模型库：建立分别包含各身体部位模型的标准多刚体数字假人模型库和标准有限元数字假人模型库；

S2、设计新标准数字假人模型：在Madymo的耦合软件中选择LS-DYNA模块，并在耦合模块中定义铰链和调节接触，通过所述步骤S1的标准多刚体和标准有限元各部位数字假人模型，生成完整的新标准数字假人模型，并将新标准假人模型应用在交通事故重组中，通过耦合仿真计算对新标准数字假人模型进行验证；

S3、输出数字假人碰撞参数：利用所述新标准数字假人模型以及其在真实交通事故中的仿真试验，输出并验证新标准数字假人的碰撞参数；

所述步骤S2具体包括以下步骤:

A，模型导入：根据实际发生交通事故的人体种类，将LS-DYNA中包含的有限元数字假人模型.k文件和Madymo中包含的多刚体数字假人模型.xml文件分别导入到Madymo的Coupling Assistant模块中；

B,耦合设置：在Madymo中的Coupling Assistant模块通过铰链、接触和调整假人位置耦合生成新的标准数字假人模型，并同时设置新标准数字假人模型在交通事故重现仿真中与车辆和地面的耦合；

C,耦合计算：根据所述步骤B设置好的有限元和多刚体的整体耦合模型可生成一个.cpr文件，将.cpr文件分别提交Madymo求解器和LS-DYNA求解器进行求解计算，两个求解器将会根据.k文件和.xml文件以及设置好的.cpr文件进行数据传输和耦合计算；

所述步骤S2中所述的在耦合模块中定义铰链和调节接触的具体方法如下：

第一，将标准有限元数字假人模型和车辆模型位置调整好，再导入到耦合模块中；

第二，导入标准多刚体数字假人模型，用标准有限元数字假人模型部位替换掉标准多刚体数字假人模型所缺部位；

第三，调整标准多刚体数字假人模型的位置，通过铰链设置将标准有限元数字假人模型和标准多刚体数字假人模型连接起来，生成新的标准数字假人模型；

第四，设置有限元和有限元以及有限元和多刚体之间的接触，稳定新标准数字假人模型和整个模型的设置；

所述步骤S3具体包括以下步骤：

I,输出碰撞参数：通过将所述新标准数字假人模型在交通事故中的实际应用试验，以时间为单位，以碰撞姿态、曲线和损伤图的形式对所述新标准数字假人模型在碰撞过程中的碰撞参数进行输出；

II,验证新标准数字假人模型：将所述步骤I输出的新标准数字假人模型随时间的运动姿态以及有限元骨折云图分别与纯标准多刚体数字假人模型和纯标准有限元数字假人模型进行对比，并与真实交通事故中法医鉴定的受伤者实际情况进行对比，以验证整个模型的准确性和稳定性；

所述步骤II中：若新标准数字假人模型随时间的运动姿态与纯标准多刚体数字假人模型随时间的运动姿态相符且新标准数字假人模型有限元骨折云图与纯标准有限元数字假人模型骨折云图相符合，则新标准数字假人模型符合要求，输出数字假人所需碰撞参数，再将碰撞损伤参数与法医鉴定结果进行比较，进一步验证整个碰撞模型的稳定性；

若新标准数字假人模型不符合要求，则返回到步骤S2，在Madymo中的CouplingAssistant模块重新设置铰链、接触和调整假人位置，并重复步骤S2到步骤S3的操作。

2.根据权利要求1所述的基于多刚体和有限元耦合计算的数字假人模型建模方法，其特征在于，所述步骤S1中标准多刚体数字假人各部位模型是通过对国际通用的HybridIII标准多刚体数字假人进行拆分而获得。

3.根据权利要求2所述的基于多刚体和有限元耦合计算的数字假人模型建模方法，其特征在于，所述标准多刚体数字假人各部位模型包括05百分位标准女性多刚体数字假人、50百分位中等身材标准男性多刚体数字假人、95百分位大尺寸标准男性多刚体数字假人、3岁标准儿童多刚体数字假人和6岁标准儿童多刚体数字假人。

4.根据权利要求1所述的基于多刚体和有限元耦合计算的数字假人模型建模方法，其特征在于，所述步骤S1中标准有限元数字假人各部位模型是通过对THUMS国际标准有限元数字假人进行拆分而获得。