基于人體腰椎有限元分析的乘坐舒適性研究.pdf

1、動車組座椅是動車組的重要組成部分，它直接關(guān)系到乘員乘坐的舒適性。脊柱能在振動環(huán)境中吸收外界傳給人體的振動，同時不正確的坐姿使脊柱偏離正常的生理位置時，會產(chǎn)生生理上的疼痛及心理上的疲勞，長時間的不正確坐姿甚至會使脊柱產(chǎn)生慢性病變。因此，通過有現(xiàn)行的限元方法借助脊柱生物力學知識研究乘坐舒適性就顯得尤為重要。
　　本文首先基于螺旋CT數(shù)據(jù)，采用Mimics技術(shù)提取腰椎L3～L5節(jié)段骨性模型的點云數(shù)據(jù)，應用逆向工程原理通過Imagewar

2、e擬合成人體椎骨曲面，在Pro/E中對曲面進行實體化處理得到腰椎L3～L5節(jié)段三維實體模型。精確實體模型的形成，提高了分析結(jié)果的可靠性和有效性。
　　然后，通過Pro/E與ANSYS的接口將模型數(shù)據(jù)導入ANSYS中，生成椎間盤和周圍韌帶組織，對模型材料屬性設定后進行網(wǎng)格劃分，得到了腰椎L3～L5節(jié)段有限元模型。在此基礎上模擬了人體乘坐時的典型坐姿，分析比較了各坐姿下應力分布情況，據(jù)此為座椅靜態(tài)舒適性設計提供依據(jù)。
　　最后，

3、對腰椎L3～L4、L4～L5單運動節(jié)段及L3～L5多運動節(jié)段進行了模態(tài)分析，分別提取了前二十二階模態(tài)振型和頻率，找到了單運動節(jié)段與多運動節(jié)段在固有頻率上的區(qū)別，也為動態(tài)響應分析奠定了基礎。通過諧響應分析模擬外界簡諧激勵對腰椎節(jié)段的影響，為座椅的動態(tài)舒適性設計提供了參考意見。
　　本文以生物力學及有限元理論為基礎，結(jié)合現(xiàn)代的CT與逆向工程技術(shù)，為座椅的舒適性設計提出了一些新的思路。研究結(jié)果對于提高我國動車組座椅的設計水平具有重要的意