载人飞船座椅着陆缓冲系统的动力学模型

在载人飞船着陆冲击中,座椅缓冲系统对宇航员防护具有重要意义.基于飞船返回舱整舱跌落试验舱体加速度曲线特征和宇航员座椅缓冲系统响应的试验数据,建立了包含缓冲器、座椅、赋形垫和人体的人-椅系统垂直着陆冲击动力学模型.将模型计算结果和试验数据进行比较的结果表明:计算得到的人体动力学响应的主要物理阶段和幅值均与试验结果符合良好.该模型建立了底部冲击加速度波形和人椅系统响应的直接关联,物理意义明确,便于工程应用.     

路面随机激励下康复机器人轮椅的抑振解析

为了有效抑制随机路面激励下康复机器人轮椅的振动,提出了一种抑制参数解析优化方法.将康复机器人轮椅的坐垫及轮胎视为具有刚度和阻尼的减振元件,建立了人体-机器人轮椅垂向振动模型;以路面不平顺随机激励作为振动模型的典型输入,推导了人体振动加速度频响函数及方均根响应解析式,并提出了振动响应系数,进而揭示了轮胎减振系统阻尼比及坐垫减振系统阻尼比对频响函数及响应系数的影响规律;基于响应系数,创建了人体-机器人轮椅抑振参数的解析优化模型.结果表明,通过解析优化模型所得坐垫及轮胎最优阻尼与数值模拟优化结果的相对偏差分别为0.3%和0.6%.模型的正确性通过实例优化及数值模拟得到了验证.     

某轻卡座椅模态分析与结构优化

针对某款轻卡驾驶员座椅抖动问题,利用CATIA软件和Hyperworks软件分别建立了座椅的3D模型和有限元模型,对座椅进行模态分析并提出增加坐垫骨架厚度以及在座椅安装点处增加支架的优化设计方案。通过有限元分析方法得出座椅优化前后的模态频率由15.00 Hz提高到了18.06 Hz,避免了座椅与车身系统发生共振。研究结果表明,通过动力学方法可以解决轻卡座椅抖动问题,为提高轻卡座椅舒适性及优化设计提供借鉴方案。     

爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析研究

爆炸冲击下座椅底部防护性能的研究日益受到关注。针对某特种车辆爆炸冲击环境下乘员防护座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境,利用仿真计算与试验所得座椅安装点加速度及乘员响应对有限元模型进行验证,通过改进座椅安装方式分析对比座椅底部防护性能,借鉴AEP55乘员伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、粘性阻尼系数、坐垫刚度3因素运用拉丁超立方试验设计进行座椅参数影响分析,研究发现：座椅侧面安装方式相对底部安装方式能够达到14.5%的综合防护能力提升;弹簧刚度、粘性阻尼系数及坐垫刚度对座椅防护性能有显著影响并呈现一定相关效应。为后续底部防护座椅设计优化提供导向。     

爆炸冲击下座椅底部防护性能改进及参数分析

爆炸冲击下座椅底部防护性能的研究日益受到关注。针对某特种车辆爆炸冲击环境下乘员防护座椅受到瞬时高强度冲击时的防护性能进行研究,建立整车爆炸环境。利用仿真计算与试验所得座椅安装点加速度及乘员响应对有限元模型进行验证,通过改进座椅安装方式分析对比座椅底部防护性能,借鉴AEP55乘员伤害准则,对乘员约束系统中弹簧刚度、黏性阻尼系数、坐垫刚度3因素运用拉丁超立方试验设计进行座椅参数影响分析。研究发现:座椅侧面安装方式相对底部安装方式能够达到14.5%的综合防护能力提升;弹簧刚度、黏性阻尼系数及坐垫刚度对座椅防护性能有显著影响并呈现一定相关效应。为后续底部防护座椅设计优化提供导向。     

人体生物力学模型的驾驶舒适度仿真研究

为了高效地评价人在驾驶汽车过程中的舒适性,由Adams/LifeMode软件建立了坐姿人体-座椅系统的生物力学模型.应用Matlab工具编程,得出了GB7031规定的B、C级公路的功率谱函数,并转换成易于加载的时域信号.通过加权计算,得到了在典型行驶速度下人体关键部位的振动加速度响应,进而提出了全身振动以及人体局部振动的舒适性仿真评价方法.采用Adams/LifeM-ode软件,建立了有别于传统弹簧—阻尼—质量模型的人体生物力学模型,实现了乘坐舒适性评价的计算过程,为研究人体局部振动舒适性提供了理论基础.     

车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略

在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据.     

聚氨酯汽车座椅H点静态平衡位置的研究

为了研究以聚氨酯泡沫为材料的汽车座椅H点的位置,创建了一个简化的二维人椅系统模型,人体与座椅之间的作用力建模为具有非线性黏弹性的弹簧.对此模型采用可变阶的运动微分方程Matlabode15s求解器,求解出人椅系统的平衡位置.结果表明:材料越硬,静态平衡位置越接近泡沫材料未压缩时的人体初始位置;弹簧K3刚度越大,人体最终的平衡位置就越接近初始位置,K3越向前移动,人体就会越陷入座椅中;人体与坐垫之间的摩擦系数μ1过小,人体就会滑出座椅.     

基于颈椎动力学响应的座椅被动安全性研究

为研究汽车后碰撞中不同的座椅靠背结构对颈部损伤的影响,基于人体解剖学和实际座椅测量数据构建了人–座椅系统有限元模型.通过后碰撞仿真模拟,得到采用不同座椅靠背时人体颈椎的应力应变响应数据,以此数据为依据进行对比分析,找出了发生事故时对汽车乘员保护性能较好的一款座椅靠背骨架结构,或可为座椅的被动安全性设计提供一种行之有效的新思路.     

车用座椅发泡密度对乘坐舒适性的影响分析

为量化座椅坐垫发泡密度对车辆驾乘人员乘坐舒适性的影响,建立了中国95百分位体征的人体有限元模型和不同发泡密度的驾乘人员-座椅模型,进行驾乘人员与不同发泡密度座椅之间的整体体压分布及其躯体各部位体压分布的仿真分析.仿真结果表明:本文更精确测定了不同发泡密度座椅与驾乘人员之间的体压分布和剪切力的变化规律,缩短了座椅研发周期,实现了在座椅试制前的概念设计阶段评定发泡密度对乘坐舒适性影响的定量化精细化分析.     

路面随机振动下人体椎间盘关节力学特性分析

建立了L4-L5椎体关节的三维有限元模型,分别表示5种人体尺寸和不同的3种坐姿.研究当汽车在路面上行驶时,人体高度、体重和坐姿与脊椎关节压缩应力和剪切应力的关系.结果表明:弯曲坐姿时,脊椎承受的压缩应力和剪切应力最大.人体的高度和体重对于脊椎关节的静态剪切应力和压缩应力都会产生不同程度的影响.脊椎应力与座椅处振动的传递函数和驾乘人员的坐姿有着重要的关系,无论何种体型的人体,驾驶坐姿都比弯曲坐姿所承受的应力小,证明驾驶坐姿更舒适.     

基于精细积分法的起重机司机各部位振动舒适性分析

针对人体各部位疲劳损伤问题,提出基于精细积分法的人体各部位动力学响应与分析方法.以人体生物力学为基础,根据拉格朗日方程,构建七自由度人体与起重机-轨道相耦合的系统动力学模型,结合起重机优化参数,通过精细积分法求解人体各部位振动响应.将计算结果与现有人体各部位疲劳损伤标准进行对比,分析人体各部位损伤情况及振动舒适性.结果...     

基于肌电信号和加速度信号的腰部振动实验研究

实验研究振动时汽车座椅对人体腰部肌肉组织的影响.通过计算腰部肌电信号的均方根值来分析腰部肌肉的响应特征,通过分析振动传递比来研究人体腰部组织的振动能量传递特征,最后对振动传递比和肌电信号的均方根值进行统计分析.实验结果表明,在座椅腰部支撑参数为d₂(适当支撑)时,人体腰部的振动传递比和肌电信号均方根值都最小,而另外两种座椅腰部支撑参数d₁(无支撑)和d₃(过度支撑)对腰部的振动传递和肌电信号均方根值有放大作用.实验证实了适当的座椅腰部支撑能够减轻振动对人体腰部的影响程度.     

基于模型标定的重型卡车座椅动态舒适性仿真研究

为了减轻重型卡车驾驶员的疲劳,增加了减振机构来提高座椅的动态舒适性。提出一种基于模型标定的座椅动态舒适性研究方法。首先通过台架试验得到了空气弹簧的刚度和阻尼器的阻尼参数。然后对座椅进行模态试验和传递率特性试验,获得座椅模态频率与传递率信息,采用迭代寻参的方法确定连接部位的刚度和阻尼参数,从而建立准确的有限元模型。最后进行模态、传递率和随机振动仿真分析,通过仿真结果评估座椅动态舒适性。结果表明,仿真与试验的模态频率误差小于3%,传递率峰值误差小于10%,且该座椅固有频率与人体敏感频率不重合,座椅在非共振频率段的传递率较小。降低共振频率下传递率的波峰值与响应点的均方根加速度值可以提高座椅的动态舒适性。     

Dynamic response to road roughness on a tractor-semitrailer system with driver body model

A linear mass-spring system model of a tractor-semitrailer together with driver body parts and sprung seat is presented. Natural frequencies of the system are calculated and response of components in the system to road roughness is completed by means of computer simulation and power spectral density (PSD) approach in all of road conditions and loading cases. The results show that the severest situation of response of the system occurs when the road in rough condition and vehicle unladen. The most sensitive frequency to human body parts is around 0.9Hz, and model types of a human body seem to be not significant tothe response of a heavy tractor-semitrailer system, including to the response of the driver himself.     

农村地区座椅辅助供暖方式下人体热反应的变化规律

针对北方农村地区“煤改电”供暖方式带来运行费较高的问题,以及农居环境室温偏低的问题提出一种座椅辅助供暖方式.分析局部供暖方式下人体热反应的变化规律,研究人体整体热感觉、整体热舒适,以及整体热可接受度在座椅加热前后的变化和相互关系.研究结果表明:座椅加热可以有效改善人体热反应,环境温度偏离热中性环境越多,改善程度越明显;3个热反应指标在加热前密切相关,加热后因热感觉分布不均匀出现分离;以整体热舒适作为评价指标,对整体热感觉与热感觉不均匀度做线性回归分析,拟合度较高(R²=0.896);而引入平均皮肤温度与整体热感觉做拟合分析,拟合度较好(R²=0.916).由此得到结合主观热反应与客观生理指标的综合预测评价模型,经验证预测效果较好(R²=0.903).     

半挂汽车列车鞍座参数匹配及行驶特性分析

为分析具有侧向自由度的半挂汽车列车行驶特性,建立了包含车身侧倾和转向系刚度的车辆模型,对车辆在典型工况下的运行状态进行仿真分析;并对模型中的牵引鞍座参数进行调试和匹配,分析这些参数变化对系统稳定性的影响,以期为车辆系统设计提供参考依据.研究结果表明,行驶状况和牵引鞍座参数的变化,可能造成车身侧倾、两车存在夹角等,应通过...     

RMG530减压阀随机振动疲劳分析

为了评估随机振动载荷下减压阀的安全可靠性,在减压阀振动机制分析基础上,利用有限元分析软件Workbench建立某天然气分输站RMG530减压阀阀体有限元模型,根据现场测得的随机振动载荷对减压阀进行振动响应分析,获得响应功率谱密度,最后依据修正获得的减压阀材料S-N曲线,应用有限元疲劳分析软件NCode,通过时域和频域方法对减压阀进行随机振动疲劳分析,计算阀体关键部位的疲劳寿命。结果表明:减压阀结构设计比较保守,振动载荷下最小寿命发生在进口管段到阀座的拐角处,时域疲劳计算最小寿命为41.79 a,频域疲劳计算最小寿命为38.81 a。     

驻留人群-结构耦合体系竖向动力特性

为研究人-结构竖向相互作用中驻留人体模型的适用性,基于质量-弹簧-阻尼(mass-spring-damper,MSD),质量-弹簧-阻尼-附加质量(mass-spring-damper-added mass,MMSD)和刚性质量(rigid mass,MR)三类人体模型,建立了人群-梁耦合体系动力方程,分析了单人作用位...