仿真假人人体参数的计算和分析

仿真假人人体参数的计算和分析将为仿真假人的研制提供重要的依据。本文对 5 %位点、5 0 %位点和 95 %位点的飞行员样本人体各部分尺寸值 ,人体各部分旋转半径 ,人体各部分质心位置 ,人体各部分质量 ,人体各部分体积 ,人体各部分转动惯量进行了计算 。

仿真假人研究的发展与展望

动态假人在人体防冲击研究中发挥重要作用。在危险的冲击试验中从假人身上获取数据,是航空工业、汽车工业和其他产业研发防碰撞防护装备和系统的基本方法。一具仿真假人的性能,取决于其对人的仿真程度,以及能够采集信号的数量和质量。国外的仿真假人技术,不仅在研发航空弹射救生系统中发挥不可替代的作用,而且还应用于汽车制造等其他产业领域;中国直到2003年才由空军航空医学研究所研发成功具备中国人体特征的动态仿真假人,它具有与美国先进仿真假人相当的性能,已经在航空应用中发挥巨大作用。为了建立以中国人体数据为基础的冲击损伤鉴定标准,有必要研发符合中国人体特性的系列仿真假人,并加强数字虚拟人在冲击环境中的应用研究。

基于碰撞胸压标定试验的仿真假人材料参数优选法

基于实车碰撞试验建立了新型仿真有限元假人模型,并提出了相应的参数优化方法。为了提高假人仿真效果与实车试验结果的一致性,需要对假人主要结构材料参数进行调整。首先,提出了参数优选方案,选择出可以显著影响仿真结构的重要参数。然后,采用优化方法得到与实车试验结果近似的有限元假人修正模型。最后,本文以新型仿真有限元假人模型正碰胸压试验为例,对假人胸部相关材料参数按照参数优选法进行筛选,并用优化方法修改结构参数,从而保证仿真假人胸压峰值和回弹率等几个关键指标与实车碰撞下的假人实测数据较为一致。本文所提方法可以用于完善新型仿真有限元假人模型,以满足整车碰撞仿真的需要。

汽车安全现状与智能化仿真假人

面向汽车安全领域的智能化仿真假人技术是21世纪的尖端科技之一。论文对汽车工业安全领域发展的背景、现状进行了简单的介绍,并介绍了智能化仿真假人的发展研究现状以及其在汽车安全中发挥的重要作用,阐述了汽车碰撞事故与汽车碰撞试验的情况和机理,并最终提出了智能化仿真假人的关键技术。

数字仿真假人在游乐设施行业中的应用前景

在传统的游乐设施新产品设计过程中,设计者无法预知游乐设施运行时乘客头部、颈部、腰椎等关键部位的速度、加速度及受力情况,也无法预知特殊尺寸乘客是否能够被乘员约束系统有效束缚而不被甩出。本文通过调研国内外仿真假人的发展历程及研究进展,建议把广泛应用于汽车和航空航天领域的数字仿真假人引入到游乐设施行业,并根据游乐设施行业乘员安全评估现状,指出了数字仿真假人的开发需求及在游乐设施行业的应用前景。

基于等效弹簧的Hybrid-Ⅲ50%仿真假人胸腔结构刚度特性数值仿真

利用LS-DYNA开展整车正面碰撞FRB50和偏置碰撞ODB64仿真分析时,Hybrid-Ⅲ50%仿真假人向前俯冲阶段和回弹阶段的胸压变形曲线与试验结果一致性较差。为此,提出一种基于等效弹簧的Hybrid-Ⅲ50%仿真假人胸腔结构刚度特性数值仿真方法。首先,开展假人在碰撞工况下的受力分析,得到胸腔结构的简化力学模型,并利用弹簧模型等效模拟简化力学模型的刚度特性;其次,通过假人胸部摆锤标定仿真计算,对胸腔结构等效刚度的弹簧K值和阻尼值进行修正;最后,将修正过弹簧刚度和阻尼系数的假人模型应用于整车正面碰撞FRB50和偏置碰撞ODB64仿真分析,并与试验结果对比。结果表明:等效弹簧模拟胸腔结构的刚度模型,各工况下的仿真胸压变形曲线与试验曲线有较好的一致性,可为今后的碰撞假人胸部仿真及损伤评估提供参考。

航空航天仿真试验假人研制

介绍了国内航空仿真试验假人的功能要求和研制状况,将研制工作分为人体参数测量、机械结构、信号采集与处理和可靠性验证4个部分进行.重点阐述了仿真试验假人的骨架、关节和皮肤肌肉的材料选择及结构设计特点.传感测试能力可输出记录64路生理信号,整体性能接近美国军用假人ADAM的水平,为高危的载人航空航天装备动态性能试验测试提供了有效工具.

标准动态仿真假人的研究

研制标准动态仿真假人的主要目的是评价飞行员遇险时弹射的安全性,其功用为:一方面作为飞行员的替身在高危的弹射实验环境中承担实验任务;另一方面作为一个量具评价弹射时的各种载荷是否会造成飞行员的损伤,并为弹射座椅的优化设计提供依据。

航空仿真试验假人的适用性设计

针对我国现用航空救生试验假人存在的性能限制,按照模拟乘员与弹射救生装备的人机关联要求以及生理损伤评价的测试要求,提出航空仿真试验假人的适用性设计原则,通过人体特征参数的剪裁和假人结构的改进设计,以及配置功能和结构一体的多分量传感器及基于分布式结构的数据测试系统的研制,完成假人基本性能测试和弹射试验。结果表明:改进后假人的生物仿真性能和测试能力有了显著改善,可为我国弹射救生系统的性能评价提供参考。

基于假人仿真模型的冰雪运动生物力学教学实验设计

“理论力学”是力学、机械、航空航天等工科专业的核心必修课之一。然而,目前该课程的教学实验大多是原理演示或简单参数测量,不利于学生深刻理解专业知识、提升解决实际问题的综合创新能力。为解决上述难题,围绕人体运动这一典型的多刚体系统动力学问题,构建了基于假人仿真模型的自由式滑雪空中技巧运动生物力学教学实验,涵盖力学模型简化、拉格朗日方程构建、刚体惯性参数计算、动力学仿真软件应用等主要知识点和技能。该教学实验转化自“科技冬奥”重点研发计划的科研成果,具有前沿性、交叉性和综合探究性,有助于提升复合型拔尖跨学科人才的综合实践能力。

汽车碰撞假人研究综述

作为汽车安全测试中的重要工具,汽车碰撞假人随着汽车产业的发展不断改进和更新换代,其中,仿真碰撞假人因其成本低、模拟度高得到了更多研究人员的重视。本文针对我国汽车碰撞假人日益增加的需求现状,对国内外汽车碰撞假人的研究现状以及物理碰撞假人与仿真碰撞假人的优缺点进行了分析,对我国研制具备中国人生理特征的碰撞假人具有指导和参考意义。

运输类飞机旅客座椅动态冲击仿真方法研究

介绍了使用瞬态有限元软件与经SAE 1999-01-1609修正的Hybrid III ATD(Anthropomorphic Test Dummy)模型的组合进行运输类飞机旅客座椅动态冲击仿真分析的方法,重点描述仿真模型的评估原则和仿真分析过程中的关键要素和审定判据,运用计算机模型来精确预测物理试验的结果,将目前最佳的实践方法展现给工程分析人员以达到节省研发与取证成本的目的。

基于分布式结构的弹射生理损伤指标测试系统

为提升飞行员弹射救生系统试验中人体生理损伤指标的测试能力和测试可靠性,结合航空仿真试验假人的结构,提出了分布式测试系统的设计、配置方案,设计了系统触发及同步控制电路,试验结果表明,系统能够在不影响假人生物仿真性能的前提下,可靠实现弹射试验人体生理损伤指标的测试。

胸腹部有限元模型的建立及碰撞生物力学分析

汽车碰撞会对人体各个部位造成损伤,尤其是胸部和腹部。基于中国50百分位成年男性尺寸,本文建立了胸腹部汽车碰撞有限元模型,并进行了正面碰撞实验。实验结果表明,在碰撞的初期短时间内,人体组织产生很大的应力和应变,这将导致肋骨骨折、脏器破裂、软组织挫伤等损害。因此,可根据碰撞过程中人体组织的应力应变曲线、应力集中部位等对人体进行针对性的防护,减轻碰撞对人体组织造成的损伤,有效提高碰撞安全性。

不同体脂率成年男性人体皮肤表面硬度差异研究

目的 通过测量人体皮肤表面硬度及体脂率,研究不同体脂率的人及不同身体部位的皮肤硬度的差异,为航空动态仿真假人仿真皮肤和肌肉的设计提供参考. 方法 测量30名健康男性志愿者身上28处的皮肤表面硬度和2处皮下脂肪厚度,根据体脂率将志愿者分为正常组(体脂率＜20％)和肥胖组(体脂率≥20％).用多个相关样本检验法对30名受试者不同部位的测量数据进行统计学分析,再用2个相关样本检验法来确定显著性具体发生在哪两个水平之间及显著性的大小;用独立样本t检验法对正常组和肥胖组的测量数据进行统计学分析,并给出两组体脂率与皮肤表面硬度之间的关系. 结果 30名受试者中,16人体脂率＜20％(正常组),14人体脂率≥20％(肥胖组).肥胖组与正常组相比,全身28处皮肤有22处的表面硬度差异有统计学意义(t=1.885～5.865,P＜0.05).受试者四肢内侧的皮肤硬度与四肢其他部位相比差异有统计学意义(P＜0.05);左、右小腿中部的硬度显著性高于全身其他部位(P＜0.05).在大腿内侧及臀部,两组硬度均为0,且两组的体脂率与硬度分别呈现不同的线性关系. 结论 皮肤表面硬度在不同体脂率的人体上显示出相似的分布规律,但却因体脂率的不同硬度值存有很大的差异.建议在航空动态仿真假人皮肤和肌肉的设计上考虑不同体脂率对皮肤硬度的影响.