汽车交通事故中,乘员安全是一个全球关注的重要问题,其中儿童乘员安全问题至关重要。因为儿童相对成人来讲,具有特殊的生理结构特性。在交通事故导致的儿童损伤中,颈部损伤是导致儿童乘员病痛甚至死亡的一种重要形式。对儿童颈部损伤机制进行研究可以在汽车设计的安全性和降低儿童乘员颈部损伤的研究中作为参考。由于儿童生理结构的特殊性,儿童损伤研究一直以来都是复杂却重要的课题。儿童尸体实验、志愿者实验、假人实验是常用的研究儿童颈部损伤的有效方式,但尸体实验样本获取困难,成本高;志愿者实验为保障志愿者安全局限性较大;假人实验难以模拟真实的人体损伤。近些年,计算机技术飞速发展,有限元仿真技术得到强有力的硬件支撑,有限元模型因其仿真度高、成本低等优点而成为研究损伤生物力学的重要方法。本研究基于3岁儿童头颈部有限元模型研究儿童颈部在屈伸运动过程中的生物力学响应。完善了现有3岁儿童头颈部有限元模型,重构儿童颈部弯曲尸体实验,进一步验证了 3岁儿童头颈部有限元模型有效性;对比分析了有无肌肉组织对颈部弯曲生物力学响应的影响。结果表明,弯曲仿真试验的力矩与旋转数据曲线与尸体实验力矩与旋转数据曲线相符,该模型有效性得到验证,具有较高的生物仿真度,可用于进一步的研究。仿真试验中包含肌肉组织模型的颈部旋转角度明显小于无肌肉组织模型,包含肌肉组织模型在弯曲时颈部韧带最大应变小于无肌肉组织颈部模型。应用现有的经过完善并验证的3岁儿童头颈部有限元模型,研究3岁儿童乘员颈部损伤响应。通过对其施加五种不同大小的加速度冲击模拟汽车后碰撞,并应用有限元方法和损伤生物力学理论基础,基于挥鞭伤分析3岁儿童有限元模型在仿真实验中的损伤响应。在已经经过验证并完善的3岁儿童头颈部有限元模型的基础上,同本课题组3岁儿童其它部位有限元模型进行了连接及完善,运用完整的3岁儿童乘员整人有限元模型模拟C-NCAP、Euro-NCAP中的鞭打试验进行仿真试验,首次将完整的3岁儿童整人模型运用于仿真试验,并分析研究其颈部的运动响应及损伤响应,为今后颈部损伤响应以及汽车碰撞安全的研究提供理论参考和依据。