道路交通事故深度调查表明行人头部-地面碰撞（地面碰撞）是行人头部损伤的重要来源之一。然而,行人落地碰撞机制的多样性使得头部-地面损伤风险较头部-车辆碰撞（车辆碰撞）更加难以预测。本文以损伤生物力学文献研究为基础,结合多体数值分析、高精度有限元分析和真实车辆碰撞事故视频信息,充分发挥各学科领域的优势,旨在对行人落地运动学、车辆前部结构与安全对策、地面碰撞深度事故重建和头部损伤准则有效性评价做一定的探索,主要工作和结果介绍如下:（1）不确定条件下的行人落地运动学与头部损伤风险研究。本研究旨在探讨车辆前部结构、车辆碰撞速度、行人大小和步态对行人落地运动学和头部损伤风险的影响机理。通过考虑五种车型、五种车速、四种行人和六种步态,共构建了600例车辆-行人碰撞多体仿真模型。研究定义了“行人落地区间（PRAR）”,实现了对行人落地运动学的分类分析。研究得出行人落地姿态随车速增加呈周期性变化的规律,b区间内的头部落地损伤风险最高,d区间内的头部落地损伤风险最低。车辆碰撞速度与头部损伤准则测量值（HIC（车））显著相关,而与头部HIC（地）无相关性。低速碰撞中,地面造成的行人头部损伤风险较车辆高;高速碰撞中,车辆造成的行人头部损伤风险较地面高。与成人相比,儿童头部-地面碰撞损伤风险更高。（2）汽车前部结构参数与行人安全对策对头部落地损伤的影响。本研究的目的是厘清车辆前部结构参数和行人安全对策是否可以减轻或预防地面碰撞造成的行人伤害。通过考虑五种车辆前部结构参数和三种行人安全对策,共构建了252例车辆-行人碰撞仿真模型。研究得出,车辆碰撞中:发动机罩前沿高度（BLEH）对头部HIC（车）的影响最显著,较低的BLEH对头部保护效果更好。安装弹起式发动机罩和安装车外安全气囊的车型可显著降低头部-车辆碰撞损伤风险。三种行人安全对策对行人头部损伤的防护效果为:安装车外安全气囊的车型＞安装弹起式发动机罩的车型＞基础车型。地面碰撞中:BLEH对行人旋转角度的影响最为显著,其降低会导致行人旋转角度的剧烈变化。安装弹起式发动机罩和安装车外安全气囊的车型将导致行人飞行高度增加,行人对地冲击势能增大,头部落地损伤风险增大。（3）地面碰撞深度事故重建研究。本研究旨在探寻一种以视频事故为基础,多种数值分析模型相耦合的落地碰撞深度事故重建方法,为厘清头部-地面碰撞损伤机制提供更为科学的研究手段。首先,采用多体动力学模型（查尔莫斯行人模型,CPM）对事故过程进行运动学重建,将运动学重建结果与视频信息进行对比以确保运动响应一致。其次,将多体模型临撞地面时的运动学姿态与动力学参数提取并加载至THUMS（Total HUman Model for Safety）V4.0.2有限元整人模型进行头部-地面碰撞损伤重建。本研究中的事故重建方法充分发挥了视频案例的优势和各数值分析模型的特长,显著提高了重建结果的可信度。（4）头部损伤准则及损伤耐限的有效性评价。本研究旨在评价多种头部损伤准则及损伤耐限对地面碰撞造成的严重头部损伤的预测有效性。通过筛选10例具有视频信息和严重头部损伤记录的VRU（易受伤害的道路交通使用者）事故案例进行深度事故重建,分别计算7种基于头部运动学的损伤准则和7种基于脑组织的损伤准则的头部损伤重建值。将重建值与严重头部损伤耐限对比,综合评价可得角加速度、线加速度、HIC、正压力、MPS（最大主应变）和CSDM0.15（累计应变损伤准则）对地面碰撞导致的严重头部损伤的预测能力为“优秀”;剪切应力、负压力和CSDM0.25的预测能力为“良好”;角速度、HIP（头部冲击力）和BRIC（头部旋转损伤准）的预测能力“一般”;BrIC（头部旋转损伤准）、冯米塞斯应力和DDM（扩张损伤度量）的预测能力“较差”。预测能力“优秀”的损伤准则所对应的严重损伤耐限分别为:角加速度=10,000 rad/s2、线加速度=200 g、HIC=1440、正压力=234 kPa、MPS=0.9、CSDM0.15=55%。