如何使行车使用者在交通事故中的损害得到降低或者是避免,是汽车安全领域的研究重点。交通事故中人体脑部损伤的致伤率和致死率均为最高。因此,深入研究交通事故中人体头部生物力学响应、损伤机理以及耐受极限等,对提升汽车安全性以及完善汽车安全法规具有重要意义。基于中国50百分位成年男性志愿者所提供的头部CT扫描影像数据以及人体解剖学特征建构了包含颅骨、各主要脑组织以及主要面部器官的具有精细解剖学结构的头部生物力学高仿生度的有限元模型;参考相关文献赋予了头部模型各组织相应的材料属性,并依据头部尺寸测量学数据基于缩放建模理论制定了不同百分位头部模型的建模流程,以人体头部尺寸测量学数据为依据,通过线性差值的方法计算得到了不同百分位头部模型之间的缩放因子。基于50百分位头部模型,利用缩放法在Hypermorph中以等密度和等应力的原则构建了5、10、90、95四个不同目标百分位的中国成年男性头部生物力学有限元模型,并对各缩放模型进行了尺寸误差校核与单元质量检查。根据相关生物力学尸体实验的模拟过程,对各百分位头部有限元模型进行了可靠性验证。验证结果表明,所建立的各百分位头部有限元模型能够准确模拟人体头部的生物力学响应和损伤,可用于交通事故中不同百分位人体头部的损伤机理研究和损伤风险分析评价。利用验证后的头部模型分别进行了不同百分位头部与发动机罩、前风挡、安全气囊的碰撞仿真,分析了百分位高低和不同碰撞位置对头部损伤的影响:与发动机罩碰撞时头部损伤指标和受伤风险随百分位的升高而增大且头部与发动机罩刚度越大的区域碰撞时,损伤指标和和风险也将明显增大;与前风挡碰撞时,百分位越高,头部损伤指标和受伤风险越大且头部与前风挡玻璃刚度越小的区域碰撞时,头部损伤指标和和风险也明显减小;在未系安全带的情况下,气囊来不及展开,高速膨胀的织袋冲击头部,反而对乘员造成伤害,且百分位越高,头部损伤指标和受伤风险越大。本文建立的各细分百分位人体头部生物力学模型可作为交通事故中人体头部损伤生物力学的研究工具,可为汽车安全性设计提供有益的参考。