基于人体工学的舒适性睡枕数值模拟与设计

目的基于人体工学和有限元仿真技术设计最舒适最符合人体头颈部曲线的S型海绵枕产品。方法首先对人体数据进行研究采集,绘制50分位成年女性三维头颈模型,根据人体曲线和尺寸设计睡枕型面建立模型,将海绵泡沫材料的压缩测试和在有限元软件ABAQUS中采用低密度泡沫方法进行压缩仿真的结果进行拟合,再拟合人枕体压实验与人枕动态体压有限元模拟实验结果,验证数值仿真实验的可行性。最后根据仿真人体仰卧在不同高度海绵枕时颈部的动态压力分布和颈窝位移变化结果设计出最符合人体工学的海绵枕型面。结果初始海绵枕厚度增加19.7 mm时,受压后海绵枕最适宜人体颈椎曲线;初始海绵枕厚度增加30.6 mm时,受压后颈部所受应力最小。结论设计的S型海绵枕符合人体头颈曲线,采用ABAQUS有限元模拟方法可以正确有效的模拟出人体仰卧S枕时的动态体压分布和头颈位移变化,进而可以进行产品的定制化设计。通过有限元仿真的方法,结合人体工学与产品应用之间的动态模拟数据,可以为相关产品的设计与改进提供更加便利、快捷和科学化的方式。