交通事故统计数据表明,胸腹部损伤是仅次于颅脑损伤导致儿童死亡的第二大重要原因,深入了解儿童胸腹部损伤机理对提高汽车安全性设计、降低儿童胸腹部损伤具有重要研究意义。尸体是研究儿童胸腹部损伤的重要途径,但因为伦理原因,其应用受到限制。随着有限元理论和计算机技术的发展,应用具有详细解剖学结构的儿童胸腹部有限元模型已成为研究儿童胸腹部碰撞损伤机理的重要方法。基于6岁儿童CT数据,结合逆向工程及有限元前处理技术,构建了包括肌肉、脂肪和皮肤等软组织在内的完整的胸腹部有限元模型,模型包括胸椎、腰椎、肋骨、肋软骨、胸骨、椎间盘、心脏、肺、胃、肝脏、脾脏、肾脏、真实几何形状的肌肉、脂肪和皮肤等软硬组织。利用已构建的6岁儿童胸腹部模型重构儿童正碰尸体,通过对比胸腹部的撞击力-变形量曲线及粘性准则VC值,验证了该模型的有效性,并从塑性应变和第一主应变角度对碰撞时肋骨和心脏等内脏组织的损伤进行了深入分析,与尸检结果一致。基于已验证的6岁儿童胸部有限元模型,构建等效肌肉模型并参照儿童胸部正碰尸体实验,分析肌肉生物仿真度对儿童胸部损伤的影响。通过对曲线进行相关性分析,结果表明,真实肌肉模型曲线与尸体实验通道的相关性大于等效肌肉模型,所以具有真实几何形状肌肉的儿童胸部有限元模型能更准确地反映胸部受到碰撞时的生物力学响应。应用6岁儿童乘员有限元模型研究了安全约束系统对儿童胸腹部的保护效果。两种儿童约束系统下的胸腹部压缩量和内脏损伤的对比结果表明:该6岁儿童胸腹部在五点式安全约束系统的保护下损伤较小。当儿童乘坐在正向式安全座椅上时,肩部高度超过了安全带孔位置,正向五点式安全约束系统失效。在已验证的儿童胸腹部有限元模型的基础上构建了身体质量指数(BMI)分别为16.8kg/m2和18.4kg/m2的肥胖儿童有限元模型,并分析了肥胖对儿童乘员胸腹部损伤风险的影响。结果表明,肥胖乘员增加的皮下脂肪组织并不像泡沫一样保护着胸腹部的内脏,但脂肪的增加会对部分内脏造成更严重的损伤。