在车辆交通碰撞事故中,行人因为没有保护而具有高度的损伤风险。通常行人下肢是伤害风险最高的部位之一。为了减少行人在碰撞事故中下肢的损伤风险,本文采用有限元分析的方法,研究了行人下肢的碰撞生物力学响应和损伤机理,并模拟分析预测了下肢的骨折风险,研究结果可为改进车辆保险杠系统的安全性能提供依据。行人下肢有限元模型根据人体下肢的解剖学结构建立。模型由骨骼组织和韧带组织构成。其中,有较大骨折风险的长骨包括股骨、胫骨和腓骨用实体单元建模以获得较好的力学响应特性。其他部分如足骨等由壳单元和弹簧-阻尼单元构成。本文中采用了LS-DYNA仿真软件,在已有的行人下肢模型(HBM-lower limb)的基础上进行了改进。模型的有效性通过模拟胫骨的弯曲实验和下肢的剪切与弯曲实验,并比照相同条件下的生物试验结果验证。通过运用本模型,模拟了不同的高度的冲击载荷时下肢的生物力学响应和骨折情况,并通过比较不同载荷条件下下肢的力学响应,分析了碰撞位置等参数与下肢损伤之间的联系。本文的研究结果表明,在相同速度的条件下,适当降低汽车前部保险杠的高度可以降低行人下肢的损伤风险。人体下肢的有限元模型具有较好的生物逼真度,可用于研究下肢的生物力学响应和损伤机理。对于本模型而言,在模拟下肢的软组织结构和更合理的失效机制两个方面有待改进。该模型的建立对国内的行人下肢损伤研究和防护技术开发将起到一定的作用。