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


25-27
aug

ICTTP 2020

ICTTP, International Conference on Traffic and Transport Psychology, 2020 skjuts upp till augusti 2021.
9-11
sep

European Transport Conference

ETC, European Transport Conference kommer i år att arrangeras online.
13-14
okt

Society for Benefit-Cost Analysis: European Conference 2020

På grund av covid 19-pandemin skjuts Society for Benefit-Cost Analysis: European Conference 2020, som VTI arrangerar, upp till nästa år.

SENASTE NYTT


2020-08-10

Stor samlad kompetens hos VTI:s forskare bidrar i EU-forskning

Nyligen avslutades EU-projektet ADAS&ME, det hittills största projekt som VTI har koordinerat. Samtidigt startade SHOW, det största europeiska projektet i sitt slag för demonstration av framtidens koncept för hållbar mobilitet i verkliga miljöer. VTI har stor...


2020-07-07

En miljon svenskar cyklar varje dag

En genomsnittlig dag under 2019 cyklade cirka en miljon personer i åldrarna 6–84 i Sverige, eller 11 procent av befolkningen. Det framgår av Nationella cykelbokslutet som ges ut av Nationella cykelrådet.


2020-07-06

Svårare att pendla för den med lägre inkomst

Det är dyrt att åka med buss och spårvagn – och inte alltid tryggt. Många föredrar istället att skjutsa varandra med bil. Dålig kollektivtrafikförsörjning kan få ekonomiska konsekvenser och leda till mindre tid med familj och vila. Forskare har studerat hur...


2020-07-01

Skatt för slitage och trängsel även för framtidens fordon

I takt med att användningen av fossila drivmedel minskar, minskar också statens intäkter från bensin- och dieselskatter. Forskare har i en ny rapport från VTI utrett principerna för hur vägtrafiken skulle kunna beskattas i en framtid när trafiken inte längre förorsakar utsläpp från förbränningsmotorer.


2020-06-24

Antalet omkomna i EU-trafiken minskar långsamt – Estland ett undantag

De baltiska staterna tillsammans med Grekland och Portugal är de länder inom EU som gjort störst framsteg i arbetet med att minska antalet omkomna i trafiken i Europa sedan 2010. Det framgår av en ny rapport från ETSC, Europeiska rådet för transportsäkerhet.


2020-06-16

Hur du kör och sköter din bil påverkar luftkvaliteten

Nu inleds semesterperioden och många tar bilen på sin semesterresa. Inför resan kan det vara klokt att kontrollera däcktrycket och köra på ett sätt som minskar utsläppen till luften. VTI deltar i ett EU-projekt som syftar till att minska våra utsläpp.


2020-08-10

Stor samlad kompetens hos VTI:s forskare bidrar i EU-forskning

Nyligen avslutades EU-projektet ADAS&ME, det hittills största projekt som VTI har koordinerat. Samtidigt startade SHOW, det största europeiska projektet i sitt slag för demonstration av framtidens koncept för hållbar mobilitet i verkliga miljöer. VTI har stor...


2020-07-07

En miljon svenskar cyklar varje dag

En genomsnittlig dag under 2019 cyklade cirka en miljon personer i åldrarna 6–84 i Sverige, eller 11 procent av befolkningen. Det framgår av Nationella cykelbokslutet som ges ut av Nationella cykelrådet.


2020-07-06

Svårare att pendla för den med lägre inkomst

Det är dyrt att åka med buss och spårvagn – och inte alltid tryggt. Många föredrar istället att skjutsa varandra med bil. Dålig kollektivtrafikförsörjning kan få ekonomiska konsekvenser och leda till mindre tid med familj och vila. Forskare har studerat hur...


2020-07-01

Skatt för slitage och trängsel även för framtidens fordon

I takt med att användningen av fossila drivmedel minskar, minskar också statens intäkter från bensin- och dieselskatter. Forskare har i en ny rapport från VTI utrett principerna för hur vägtrafiken skulle kunna beskattas i en framtid när trafiken inte längre förorsakar utsläpp från förbränningsmotorer.


2020-06-24

Antalet omkomna i EU-trafiken minskar långsamt – Estland ett undantag

De baltiska staterna tillsammans med Grekland och Portugal är de länder inom EU som gjort störst framsteg i arbetet med att minska antalet omkomna i trafiken i Europa sedan 2010. Det framgår av en ny rapport från ETSC, Europeiska rådet för transportsäkerhet.


2020-06-16

Hur du kör och sköter din bil påverkar luftkvaliteten

Nu inleds semesterperioden och många tar bilen på sin semesterresa. Inför resan kan det vara klokt att kontrollera däcktrycket och köra på ett sätt som minskar utsläppen till luften. VTI deltar i ett EU-projekt som syftar till att minska våra utsläpp.