基于人体腰椎有限元分析的乘坐舒适性研究

发布时间：2017-02-08 17:31

  本文关键词：基于CT扫描之腰椎椎体有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

《东北大学》 2010年

基于人体腰椎有限元分析的乘坐舒适性研究

任伟  

【摘要】：动车组座椅是动车组的重要组成部分,它直接关系到乘员乘坐的舒适性。脊柱能在振动环境中吸收外界传给人体的振动,同时不正确的坐姿使脊柱偏离正常的生理位置时,会产生生理上的疼痛及心理上的疲劳,长时间的不正确坐姿甚至会使脊柱产生慢性病变。因此,通过有现行的限元方法借助脊柱生物力学知识研究乘坐舒适性就显得尤为重要。 本文首先基于螺旋CT数据,采用Mimics技术提取腰椎L3-L5节段骨性模型的点云数据,应用逆向工程原理通过Imageware拟合成人体椎骨曲面,在Pro/E中对曲面进行实体化处理得到腰椎L3-L5节段三维实体模型。精确实体模型的形成,提高了分析结果的可靠性和有效性。 然后,通过Pro/E与ANSYS的接口将模型数据导入ANSYS中,生成椎间盘和周围韧带组织,对模型材料属性设定后进行网格划分,得到了腰椎L3-L5节段有限元模型。在此基础上模拟了人体乘坐时的典型坐姿,分析比较了各坐姿下应力分布情况,据此为座椅静态舒适性设计提供依据。 最后,对腰椎L3-L4、L4-L5单运动节段及L3-L5多运动节段进行了模态分析,分别提取了前二十二阶模态振型和频率,找到了单运动节段与多运动节段在固有频率上的区别,也为动态响应分析奠定了基础。通过谐响应分析模拟外界简谐激励对腰椎节段的影响,为座椅的动态舒适性设计提供了参考意见。 本文以生物力学及有限元理论为基础,结合现代的CT与逆向工程技术,为座椅的舒适性设计提出了一些新的思路。研究结果对于提高我国动车组座椅的设计水平具有重要的意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R687.3
【目录】：

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