振动诱导下驾驶人腰背部肌肉响应机理及建模方法研究
发布时间：2021-09-25 12:02
全身振动是驾驶人肌肉疲劳快速发展,腰背痛高发的关键诱因,而振动诱导下肌肉在牵张反射作用下发生主动收缩被认为是其内在机理。本文创建了可求解全身振动下腰背部肌肉响应的驾驶人肌肉骨骼生物力学模型,从与驾驶人主观舒适性密切相关的肌肉力和关节负载的角度开展了振动舒适性研究。所建立的振动舒适性仿真平台,可以定量评估不同振动输入下驾驶人的腰背部肌肉响应,对提高汽车的舒适性设计奠定了理论基础,具有重要的工程应用价值。基于文献中生理解剖数据建立了符合人体自然生理弯曲曲线的人体颈椎模型,提高了颈椎模型的仿生度及预测精度。结合Meng和Dennis等建立的腰椎和胸椎模型,建立了人体脊柱系统肌骨力学模型。针对椎间软组织非线性力学特性,利用基于混合模型回归分析的特征参数优选方法,为脊柱各关节分别构建了泛化能力更强的三次非线性转矩-转角模型,解决了模型输入与关节运动角不匹配导致的求解精度不高的难题。最后,基于最小生物力学负载假设,提出了脊柱各椎间关节转动位移优化求解算法,实现了任意脊柱弯曲角度下各椎间关节转角的预测,且模型预测结果与实验测量值保持一致,准确度高。通过开展SD大鼠活体单根腓肠肌振动牵拉实验,研究汽车...
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
JACK软件仿真分析人机工程
第1章引言5界广泛应用，但其一般对静态工况进行仿真，且不能从肌肉力、关节力对人体的生物力学载荷给予定量评估，不能对驾驶人主观舒适性进行定量评价。图1-2RAMSIS驾驶人座舱姿势舒适性仿真[28]第二种是有限元人体模型。不同于JACK等人机工程设计软件建立的驾驶人模型，有限元人体模型不仅可以仿真不同人体姿势、关节运动，还可以细致求解不同外负载下人体各部位的受力和负荷大校其原理是针对人体不同部位的力学特性，划分成不同的微小单元，利用实验测得的不同部位的刚度阻尼参数进行建模。瑞典隆德大学Grujicic等[29]利用有限元分析软件分别建立了驾驶人和座椅的有限元模型，该模型对人体骨骼、肌肉和皮肤都进行了细致建模，另外不同于第一种人体分析模型，该模型对人-椅接触的力学特性也进行了分析建模，通过对接触压力的仿真求解可以对座椅的动态舒适性进行仿真模拟，如图1-3所示。图1-3驾驶人和座椅有限元模型[29]国内东北大学郭立新等[30]利用三维坐标数据测量仪测量人体脊柱椎骨表面的结构数据，建立了完整的脊椎T12-S1段的三维非线性有限元力学模型，研究了不
第1章引言5界广泛应用，但其一般对静态工况进行仿真，且不能从肌肉力、关节力对人体的生物力学载荷给予定量评估，不能对驾驶人主观舒适性进行定量评价。图1-2RAMSIS驾驶人座舱姿势舒适性仿真[28]第二种是有限元人体模型。不同于JACK等人机工程设计软件建立的驾驶人模型，有限元人体模型不仅可以仿真不同人体姿势、关节运动，还可以细致求解不同外负载下人体各部位的受力和负荷大校其原理是针对人体不同部位的力学特性，划分成不同的微小单元，利用实验测得的不同部位的刚度阻尼参数进行建模。瑞典隆德大学Grujicic等[29]利用有限元分析软件分别建立了驾驶人和座椅的有限元模型，该模型对人体骨骼、肌肉和皮肤都进行了细致建模，另外不同于第一种人体分析模型，该模型对人-椅接触的力学特性也进行了分析建模，通过对接触压力的仿真求解可以对座椅的动态舒适性进行仿真模拟，如图1-3所示。图1-3驾驶人和座椅有限元模型[29]国内东北大学郭立新等[30]利用三维坐标数据测量仪测量人体脊柱椎骨表面的结构数据，建立了完整的脊椎T12-S1段的三维非线性有限元力学模型，研究了不
本文编号：3409699
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
JACK软件仿真分析人机工程
第1章引言5界广泛应用，但其一般对静态工况进行仿真，且不能从肌肉力、关节力对人体的生物力学载荷给予定量评估，不能对驾驶人主观舒适性进行定量评价。图1-2RAMSIS驾驶人座舱姿势舒适性仿真[28]第二种是有限元人体模型。不同于JACK等人机工程设计软件建立的驾驶人模型，有限元人体模型不仅可以仿真不同人体姿势、关节运动，还可以细致求解不同外负载下人体各部位的受力和负荷大校其原理是针对人体不同部位的力学特性，划分成不同的微小单元，利用实验测得的不同部位的刚度阻尼参数进行建模。瑞典隆德大学Grujicic等[29]利用有限元分析软件分别建立了驾驶人和座椅的有限元模型，该模型对人体骨骼、肌肉和皮肤都进行了细致建模，另外不同于第一种人体分析模型，该模型对人-椅接触的力学特性也进行了分析建模，通过对接触压力的仿真求解可以对座椅的动态舒适性进行仿真模拟，如图1-3所示。图1-3驾驶人和座椅有限元模型[29]国内东北大学郭立新等[30]利用三维坐标数据测量仪测量人体脊柱椎骨表面的结构数据，建立了完整的脊椎T12-S1段的三维非线性有限元力学模型，研究了不
第1章引言5界广泛应用，但其一般对静态工况进行仿真，且不能从肌肉力、关节力对人体的生物力学载荷给予定量评估，不能对驾驶人主观舒适性进行定量评价。图1-2RAMSIS驾驶人座舱姿势舒适性仿真[28]第二种是有限元人体模型。不同于JACK等人机工程设计软件建立的驾驶人模型，有限元人体模型不仅可以仿真不同人体姿势、关节运动，还可以细致求解不同外负载下人体各部位的受力和负荷大校其原理是针对人体不同部位的力学特性，划分成不同的微小单元，利用实验测得的不同部位的刚度阻尼参数进行建模。瑞典隆德大学Grujicic等[29]利用有限元分析软件分别建立了驾驶人和座椅的有限元模型，该模型对人体骨骼、肌肉和皮肤都进行了细致建模，另外不同于第一种人体分析模型，该模型对人-椅接触的力学特性也进行了分析建模，通过对接触压力的仿真求解可以对座椅的动态舒适性进行仿真模拟，如图1-3所示。图1-3驾驶人和座椅有限元模型[29]国内东北大学郭立新等[30]利用三维坐标数据测量仪测量人体脊柱椎骨表面的结构数据，建立了完整的脊椎T12-S1段的三维非线性有限元力学模型，研究了不
本文编号：3409699
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