Comparison of control strategies for the cervical muscles of an average female head-neck finite element model

Ladda ner
I. Putu A. Putra
Johan Iraeus
Robert Thomson
Mats Y. Svensson
Fusako Sato

Objective: ViVA OpenHBM is the first open source Human Body Model (HBM) for crash safety assessment. It represents an average size (50th percentile) female and was created to assess whiplash protection systems in a car. To increase the biofidelity of the current model, further enhancements are being made by implementing muscle reflex response capabilities as cervical muscles alter the head and neck kinematics of the occupant during low-speed rear crashes. The objective of this study was to assess how different neck muscle activation control strategies affect head-neck kinematics in low speed rear impacts.

Methods: The VIVA OpenHBM head-neck model, previously validated to PMHS data, was used for this study. To represent the 34 cervical muscles, 129 beam elements with Hill-type material models were used. Two different muscle activation control strategies were implemented: a control strategy to mimic neural feedback from the vestibular system and a control strategy to represent displacement feedback from muscle spindles. To identify control gain values for these controller strategies, parameter calibrations were conducted using optimization. The objective of these optimizations was to match the head linear and angular displacements measured in volunteer tests.

Results: Muscle activation changed the head kinematics by reducing the peak linear displacements, as compared to the model without muscle activation. For the muscle activation model mimicking the human vestibular system, a good agreement was observed for the horizontal head translation. However, in the vertical direction there was a discrepancy of head kinematic response caused by buckling of the cervical spine. In the model with a control strategy that represents muscle spindle feedback, improvements in translational head kinematics were observed and less cervical spine buckling was observed. Although, the overall kinematic responses were better in the first strategy.

Conclusions: Both muscle control strategies improved the head kinematics compared to the passive model and comparable to the volunteer kinematics responses with overall better agreement achieved by the model with active muscles mimicking the human vestibular system.

TRÄFFA OSS


12-13
feb

Winter Road Congress 2020

Arrangeras i Tempere, Finland. Anna Niska, senior forskare på VTI, föreläser om sopsaltning av cykelvägar.
18-19
mar

Vintervägforum 2020

I över 50 år har Vintervägforum varit en naturlig mötesplats för alla aktörer inom vinterväghållning. Flera forskare från VTI medverkar.
12-13
maj

Electric Road Systems Conference (ERSC2020)

Välkommen till den fjärde Electric Road Systems Conference (ERSC2020). Konferensen hålls i Lund 12-13 maj 2020.

SENASTE NYTT


2020-01-13

Transportforum en kraft i omställningens tidevarv

Årets Transportforum samlade många deltagare kring den forskning och utveckling som blir allt mer angelägen, inte minst ur ett hållbarhets- och klimatperspektiv. Konferensen är den största i sitt slag och arrangerades av VTI för 37:e gången.


2020-01-09

Transportforum inledde med ändrade beteenden

Beteendeförändringar är viktiga för att nå klimatmålen, vilket också var inledningstemat för Transportforum 2020. Det handlar om hur resor och transporter sker, hur många de är och hur det ska gå till att nå det transporteffektiva samhället.


2020-01-07

Transporteffektivitet och klimat inleder årets upplaga av Transportforum

8-9 januari är det dags för Transportforum 2020, Nordens största konferens för transportsektorn, med 93 sessioner och över 350 presentationer, workshops och möjlighet till nätverkande. Infrastrukturministern inledningstalar. Temat för årets inledande session är ”Ändrade beteenden - en förutsättning för ett transporteffektivt samhälle”.


2019-12-18

Ökad samhällsnytta med trängselskatter eller högre parkeringsavgifter

Medelstora svenska städer kan nå ökad samhällsnytta med trängselskatter eller ökade parkeringsavgifter. Det visar en ny forskningsstudie från VTI.


2019-12-18

Utvärdering av ny metod för nykterhetskontroller avrapporterad

Förändrade nykterhetskontroller kombinerade med kommunikation om kontrollerna i bland annat sociala medier har förutsättningar att ändra trafikanters känsla för att bli upptäckta vid trafikbrott. Hittills har man dock inte kunnat se några förbättringar. Det...


2019-12-17

Taxi fortsätter att köra för fort

Såväl taxiförare som övriga personbilsförare är dåliga på att hålla hastighetsgränserna, men efterlevnaden hos taxi är något sämre än hos övriga. Detta trots aktiva insatser och dialog med de stora taxibolagen. Det visar en studie från VTI som nu...


2020-01-13

Transportforum en kraft i omställningens tidevarv

Årets Transportforum samlade många deltagare kring den forskning och utveckling som blir allt mer angelägen, inte minst ur ett hållbarhets- och klimatperspektiv. Konferensen är den största i sitt slag och arrangerades av VTI för 37:e gången.


2020-01-09

Transportforum inledde med ändrade beteenden

Beteendeförändringar är viktiga för att nå klimatmålen, vilket också var inledningstemat för Transportforum 2020. Det handlar om hur resor och transporter sker, hur många de är och hur det ska gå till att nå det transporteffektiva samhället.


2020-01-07

Transporteffektivitet och klimat inleder årets upplaga av Transportforum

8-9 januari är det dags för Transportforum 2020, Nordens största konferens för transportsektorn, med 93 sessioner och över 350 presentationer, workshops och möjlighet till nätverkande. Infrastrukturministern inledningstalar. Temat för årets inledande session är ”Ändrade beteenden - en förutsättning för ett transporteffektivt samhälle”.


2019-12-18

Ökad samhällsnytta med trängselskatter eller högre parkeringsavgifter

Medelstora svenska städer kan nå ökad samhällsnytta med trängselskatter eller ökade parkeringsavgifter. Det visar en ny forskningsstudie från VTI.


2019-12-18

Utvärdering av ny metod för nykterhetskontroller avrapporterad

Förändrade nykterhetskontroller kombinerade med kommunikation om kontrollerna i bland annat sociala medier har förutsättningar att ändra trafikanters känsla för att bli upptäckta vid trafikbrott. Hittills har man dock inte kunnat se några förbättringar. Det...


2019-12-17

Taxi fortsätter att köra för fort

Såväl taxiförare som övriga personbilsförare är dåliga på att hålla hastighetsgränserna, men efterlevnaden hos taxi är något sämre än hos övriga. Detta trots aktiva insatser och dialog med de stora taxibolagen. Det visar en studie från VTI som nu...