针对汽车碰撞事故中驾驶员下肢损伤防护需求,本研究通过有限元仿真与生物力学分析相结合的方法,探讨护膝板结构参数对小腿保护的优化机理。基于C-NCAP正面碰撞工况构建包含Hybrid III 50th假人小腿模型的碰撞仿真系统,重点研究护膝板材料刚度对胫骨反力指标的影响规律。通过调整护膝板内缓冲件杨氏模量发现:采用密度为88kg/m^(3)、杨氏模量4.5MPa海绵材料作为缓冲层可使碰撞能量吸收效率显著提升,曲面曲率半径在100-120 mm范围内可有效降低剪切载荷。优化后的楔形护膝板结构使小腿反力Fx峰值控制在1.0kN以下,较传统设计降低60%。研究结果为汽车内饰安全件的生物力学优化提供了新的设计思路和理论依据,对提升车辆被动安全性能具有重要工程应用价值。
