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随着无人机被广泛使用,无人机的安全事故也渐渐增多。在诸多的无人机事故中,胸部受到碰撞的损伤概率与伤害等级都相对较高。目前国内外对无人机与人员碰撞造成胸部损伤的研究较少。因此研究无人机对人体胸部碰撞的损伤具有重要意义。本文首先总结归纳了人体胸部解剖学结构特征、胸部在碰撞工况下的损伤类型及相应的损伤机理、人体胸部损伤评价准则、损伤风险概率曲线及不同概率分布下的耐限值。基于近50百分位成年男性的胸部CT数据构建高逼真度的人体胸部有限元模型。首先在Mimics软件中进行几何图像分割、三维重建,获得初始的胸部各组织三维结构;其次,在Geomagic软件进行曲面拟合、几何分块,得到可直接用于网格划分的胸部几何结构;然后,基于Truegrid软件平台,采用结构化的蝶形网格划分方法通过分块投影的方式编写程序完成复杂几何结构的高质量六面体网格划分。除此之外,对于从CT图像难以提取几何特征的胸部组织结构,结合人体解剖学结构图谱完成网格的划分;最后,完成了包含肋骨、胸骨、椎骨、心脏、肺部、椎间盘、韧带、皮肤、肌肉等结构的胸部有限元模型构建并对各部分组织建立连接关系。基于尸体实验数据对所建胸部有限元模型进行正面碰撞仿真验证,结果表明建立的人体胸部有限元模型具备较好的生物逼真度;另外,对已有的Hybrid III假人模型进行胸部标定,确保假人模型的仿真精度。对基于解剖学的胸部有限元模型和已有的Hybrid III假人胸部模型分别进行验证和标定之后,可以用于后续无人机碰撞胸部的仿真和安全性评估。最后使用大疆M200无人机分别对人体胸部有限元模型与Hybrid III假人模型进行了不同初速度的正面碰撞仿真,使用粘性损伤指数(Viscous Criteria,VC)和胸部综合损伤指数(Combined Thoracic Index,CTI)对胸部的损伤程度进行评价,发现无人机在低速碰撞工况下,人体胸椎不易发生损伤,高速碰撞工况下,粘性损伤指数会超出其损伤限值,但胸部综合损伤指数CTI却大多位于损伤限值内。说明该款无人机对人体胸部损伤形式以软组织器官的粘性损伤为主。本文图68幅,表16个,参考文献61篇