基于AnyBody生物力学仿真的驾驶姿势舒适机理研究

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驾驶姿势是影响驾驶员舒适性的重要因素之一,国外不少研究中都提出了“中间姿势”的概念,并指出大部分驾驶员会倾向于在此种姿势下进行作业任务。本文提出假设:当其主要肢体处于中间姿势附近时生物负荷相对较小,同时,驾驶室布置参数对驾驶姿势舒适性有很大影响。本文借助生物力学分析软件AnyBody计算驾驶员的生物力学负荷,对上述假设进行了研究,具体如下:1)详细分析了驾驶姿势的国内外研究现状,舒适性的研究动态以及脊柱的生物力学分析成果。2)基于美国ANSUR数据库建立了14个边缘人体模型,按照身高百分位由小到大提取出6个具有代表性的人体模型作为本文研究的人体样本。利用CPM模型计算了“中间姿势”以及一般姿势,并基于生物力学分析软件AnyBody,建立了对应的驾驶员生物力学模型。对驾驶员的肌肉进行了划群处理,并确定了分析评价参数。3)制定仿真实验方案,研究了驾驶室布置参数对生物力学负荷的影响,并建立了人体主要部位的生物负荷指标与布置参数的量化模型,可以作为驾驶室布置环境设计时的参考。4)制定仿真实验方案,研究了一般姿势和中间姿势下生物力学负荷的差异及变化规律。5)研究了一般姿势和中间姿势下脊柱生物力学负荷的变化规律,初步研究了驾驶姿势对椎间盘负荷的影响。本文初步从驾驶员生物负荷的角度出发对其中间姿势附近比较舒适的假设进行了研究论证,发现人体部位的负荷很好地服从这一假设,未来将进一步详细研究其中的原因和机理;同时,分析了布置参数对生物负荷的影响,并建立了基于生物负荷、布置参数、人体尺寸的不舒适度评价模型,可客观有效地评价姿势的好坏。本文还存在一些不足:驾驶员生物力学模型建立时,没有考虑大腿外撇角度的影响来设定姿势;论文采用仿真实验的手段进行研究,限于实验条件,没能够进行实验验证。未来将进行关于身体局部部位负荷与整体舒适性的关系,以及对中间姿势和一般姿势下舒适部位的深入研究。
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