由于可用于實驗的兒童尸體的缺乏，采用具有較高生物仿真度的胸部有限元模型是研究兒童胸部損傷機理的重要手段。在已驗證有效性的 6 歲兒童胸部有限元模型基礎上構建了等效肌肉模型和具有真實幾何形狀的肌肉模型，通過重構兒童胸部正碰尸體實驗分析肌肉生物仿真度對胸部損傷的影響。對比實驗結果表明，等效肌肉模型的胸部接觸力、胸部最大壓縮量和肋骨最大范梅塞斯應力稍大于真實肌肉模型；心臟和肺的最大主應變都略小于真實肌肉模型；真實肌肉模型曲線與尸體實驗通道的相關性要大于等效肌肉模型。通過以上對比，本文研究結果認為具有真實幾何形狀肌肉的兒童胸部有限元模型應該能更準確地反映胸部受到碰撞時的生物力學響應。
基于已驗證有效的 3 歲組和 6 歲組兒童乘員胸腹部有限元模型，本文重構了兒童尸體胸部撞擊實驗。通過合理設計有限元仿真實驗方案，探討了撞錘大小、胸部組織材料參數和胸部解剖學結構特征參數等因素對 3 歲、6 歲兩組兒童胸部碰撞響應的影響。研究結果表明，針對不同大小的撞錘沖擊時，3 歲組兒童胸部接觸力峰值變化量遠大于 6 歲組，對撞錘改變的響應更敏感；而針對胸部組織材料參數的不同，由于本研究中 3 歲組和 6 歲組兒童胸部組織材料參數差異較小，其對胸部損傷響應的影響不明顯；針對胸部解剖學結構特征參數而言，3 歲組和 6 歲組兒童胸部因內臟大小、位置等幾何解剖學結構的不同，導致碰撞時肋骨變形對內臟擠壓位置和擠壓程度不同，從而其胸部損傷有明顯不同。因此通過本文的研究結果可以得出以下結論，根據兒童解剖學結構特征構建高生物仿真度的有限元模型對研究其胸部損傷機理具有重要意義。
有限元法作為研究鈍器致顱腦損傷機制的新方法，存在耗時長、專業性強等技術壁壘，影響其推廣應用。基于此，本研究提出了一種基于卷積神經網絡和有限元方法的棍棒類鈍器致顱腦損傷的快速量化評價方法。該方法以有限元仿真中提取的棍棒類鈍器速度曲線以及腦組織（大腦、胼胝體、小腦、腦干）最大主應變分別作為卷積神經網絡的輸入與輸出參數，并通過十折交叉驗證法訓練并優化卷積神經網絡，最終確定的卷積神經網絡模型對大腦最大主應變預測結果的平均絕對誤差（MAE）、均方誤差（MSE）、擬合優度（R2）分別為0.084、0.014、0.92；對胼胝體最大主應變預測結果的MAE、MSE、R2分別為0.062、0.007、0.90；對小腦及腦干最大主應變預測結果的MAE、MSE、R2分別為0.075、0.011、0.94。預測結果顯示，本研究開發的深度卷積神經網絡，能夠快速而準確地評估由棍棒類鈍器打擊引起的局部腦損傷，并對理解其造成的腦損傷與量化評價具有重要的應用價值。同時，該技術提高了計算效率，可為將當前基于加速度的腦損傷研究轉變為關注局部腦組織損傷的研究提供依據。