行人在道路环境中往往处于弱势,行人碰撞事故占交通事故的很大一部分。现有的人体碰撞模型大都无法模拟真实情况下肌肉的主动响应,无法对碰撞事故过程中人体头颈部损伤进行全面的研究。本文着重关注颈部肌肉主动收缩效应在行人碰撞事故中对行人头颈响应的影响。本文基于湖南大学头颈基础有限元模型和颅脑有限元模型,建立了具有详细颈部肌肉、颈部脊髓以及颅脑结构的混合头颈有限元模型,在对该模型进行前后冲击和侧向冲击的有效性验证后,将该模型与LSTC行人模型进行耦合,得到了混合行人模型,并从整体上验证了混合行人模型的有效性。验证通过后的混合行人模型用于研究在不同碰撞强度以及不同的行人步态下,行人颈部肌肉的主动收缩效应对行人头颈部响应的影响。本文考虑了四种撞击速度(20km/h、30km/h、40km/h和50km/h)和两种行人步态(SLB:撞击侧腿部在后和SLF:撞击侧腿部在前),最终设计了8组16次行人碰撞仿真实验。研究发现颈部肌肉主动力可以减小在头部受到撞击前的颈部弯曲幅度和头部质心转动加速度峰值(稳定头颈部的运动),但是会增加头部与风挡玻璃撞击时的平移加速度峰值和转动加速度峰值,并增加头部HIC值。在损伤方面,颈部肌肉主动力会增加头部损伤风险,但是对颈部各组织的损伤并没有明显的影响。颈部肌肉主动力对行人头颈响应的影响在SLB步态、低速碰撞下最为明显,在SLF步态或中高速撞击下则不明显。此外,行人在SLB步态下的头部损伤风险会高于SLF步态,但是颈部损伤风险会较低。这两种步态之间的损伤差异会随着碰撞速度的增加而逐渐减小。本文还分析了行人颅骨、脑组织以及椎骨、椎间盘和脊髓等结构的应力情况。分析发现,颅骨和颈椎的损伤与挤压作用和剪切作用都有明显的关系。颅脑软组织主要是受到挤压作用而产生损伤。椎间盘纤维环受剪切力作用明显,而髓核主要受挤压作用。无论是剪切力还是挤压力,脊髓灰质受力都要比白质更明显,说明脊髓灰质要比白质更容易受伤。