在汽车交通事故中,行人作为道路使用者中的易受伤害群体,事故发生率极高。其中行人的头部损伤是最为常见的伤害类型,也是造成重伤或者死亡的主要致伤形式。头部损伤还可能导致各种能力丧失及后遗症,对社会和个人都将造成巨大的经济损失。行人安全问题已成为一个世界性的公共安全问题,因此开展关于行人头部交通伤损伤形式、损伤机理、耐受限度和防护措施的研究有着十分重要的现实意义。本文的目的是通过建立并验证一个人体头部有限元模型来研究汽车碰撞事故中,当行人头部与汽车风挡玻璃发生碰撞时,人体头部的动力学响应和损伤机理。从而为我国汽车安全性和行人头部损伤防护研究提供一个有效的方法和手段。由于人体头部具有极为复杂的解剖学结构,故选用了能描述大变形大位移的非线性动态显示有限元法建立了基于一个正常成年男性CT照片的人体头部有限元模型。模型包括头皮、颅骨、硬脑膜、脑脊液、软脑膜、大脑、小脑、脑室、脑干、大脑镰和小脑幕等。整个模型由44 929个节点,53 036个单元组成,头部模型质量为4.016kg。而模型各部分的材料特性来自于国内外的文献资料。此外,基于1976年的Nahum颅内压力实验验证了头部动力响应参数以及颅内压力。结果表明,模型具有较高的生物仿真度,可用于碰撞接触力、头部加速度和颅内压力等相关参数的研究。通过验证的模型接着被用于行人头部-风挡玻璃碰撞时头部损伤情况的研究,分析了不同车速、不同车型以及不同碰撞区域对行人头部损伤的影响。研究表明:车辆-行人碰撞中汽车速度和碰撞区域对行人颅脑损伤影响较为显著;当车速超过40 km/h时,行人颅脑通常会遭受严重的损伤;风挡玻璃边缘区域由于其他刚性结构的影响,存在较高的损伤风险,也会对行人颅脑造成非常严重的损伤。最后为车辆与行人碰撞的生物力学问题和行人头部防护措施的研发,提供了人体头部有限元模型这一有效的工具和仿真分析方法。仿真分析结果可作为车辆安全设计的参考依据。