在各种类型的碰撞冲击过程中,人体颈部是最易受到损伤的部位。在汽车碰撞事故中,颈部损伤不仅具有高发性,而且事故幸存者往往伴随有长期后遗症。在航空航天事业中,宇航员与飞行员往往会承受高G载荷。这不仅会引起飞行员颈部肌肉拉伤,而且还会造成颈椎骨折、韧带撕裂、椎间盘退变或突出等症状。因此,颈部损伤机理及其防护技术的研究受到世界各国的关注,并投入了大量人力物力进行研究。通过建立一个能够反映人体结构基本特征和描述人体运动基本特征的颈部有限元模型来模拟人体颈部的基本功能、工作原理以及动力学响应机制,替代人体颈部进行各种碰撞冲击载荷分析,研究各种外界条件对于颈部运动的影响及损伤情况。制定了一个科学有效的建模方案,建立了一个基于国人真实人体解剖学结构的颈部有限元模型。该模型包括椎骨、椎间盘、韧带和肌肉。分别采用实体单元、索单元和梁单元来构建。所有组织具体参数均来自国内外较为权威的参考文献,其中椎骨和韧带定义为弹性材料,椎间盘和肌肉定义为粘弹性材料。该颈部有限元模型采用1978年Ewing等人在美国海军生物力学实验室的前碰撞志愿者实验数据进行了验证。仿真后结果显示,颈部模型的仿真过程与颈部的实际运动过程基本一致,其加速度曲线和位移曲线与实验数据曲线基本吻合。将颈部有限元模型用于人体颈部前碰撞损伤预测分析,通过获取颈部椎骨、椎间盘以及韧带的内部响应参数,探讨颈部各组织的应力及应变随时间变化的规律。结合医学损伤原理说明前碰撞损伤原因。