人体分布式动力学模型及其参数识别 被引量：1

1

作者 陈哲瑶 王浩祺 +2 位作者 陈隽 赵咏芳 郭海玲 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期1468-1475,共8页

建立人体动力学模型获取人体自振频率是土木工程、机械工程、交通工程、航空航天、康复医学等许多领域的共性科学问题,以往研究最常采用的弹簧-质量块-阻尼器集中质量模型,与实际人体质量、刚度沿身高的分布式特性并不相符。本研究提出... 建立人体动力学模型获取人体自振频率是土木工程、机械工程、交通工程、航空航天、康复医学等许多领域的共性科学问题,以往研究最常采用的弹簧-质量块-阻尼器集中质量模型,与实际人体质量、刚度沿身高的分布式特性并不相符。本研究提出含有生物自驱力的人体分布参数动力模型,理论上推导了自振频率的表达式,并据此提出了基于步态测试技术的频率识别算法。组织了247名测试者进行步态试验,识别了每位测试者的人体刚度和自振频率,进一步研究了识别参数的概率分布特征,并通过与以往研究结果对比、不同年龄段统计分析等,多角度验证了所提模型的合理性和适用性。 展开更多

关键词 人体动力学模型 参数识别 分布参数模型 弹簧-质量块-阻尼器模型

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面向振动响应特性的坐姿人体动力学模型 被引量：13

2

作者 张志飞 胡正权 +2 位作者 徐中明 贺岩松 黄深荣 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期104-109,共6页

为了能准确地模拟人体的振动响应特性,并减少模型的复杂程度,结合分析力学和人体各部位实际状况,建立了六自由度坐姿人体动力学模型。列出了该模型的运动微分方程,并推导出人体振动响应特性的计算公式,以试验数据为依据,以动态等效质量... 为了能准确地模拟人体的振动响应特性,并减少模型的复杂程度,结合分析力学和人体各部位实际状况,建立了六自由度坐姿人体动力学模型。列出了该模型的运动微分方程,并推导出人体振动响应特性的计算公式,以试验数据为依据,以动态等效质量和座位处到头部传递函数为目标,运用多目标优化方法获得了模型参数。结果显示,六自由度模型能准确的拟合人体振动响应特性曲线。将该模型与经典的集中参数模型(ISO 5982(2001)模型)和复杂生物力学模型(Tae-Hyeong Kim的模型)进行对比分析,该模型能更好地拟合试验数据,其结构简单却能相对完整、准确地反映人体动态特性,可用于人体振动响应仿真分析。 展开更多

关键词 人体动力学模型 全身振动 动态等效质量 传递函数 参数识别

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基于人体动力学模型钢楼梯振动舒适度及其控制研究 被引量：8

3

作者 张琼 陈凯 +1 位作者 杜永峰 刘路路 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期153-160,共8页

基于人体动力学模型研究钢楼梯人致振动舒适度问题,并利用TMD对其振动进行控制。采用移动质量-弹簧-阻尼的单自由度体系模拟人体动力学模型,将模型施加在钢楼梯有限元模型上,运用完全时程方法得到钢楼梯在人-结构动力相互作用下的动力响... 基于人体动力学模型研究钢楼梯人致振动舒适度问题,并利用TMD对其振动进行控制。采用移动质量-弹簧-阻尼的单自由度体系模拟人体动力学模型,将模型施加在钢楼梯有限元模型上,运用完全时程方法得到钢楼梯在人-结构动力相互作用下的动力响应,并对比分析不考虑人-结构动力相互作用时的动力响应,以峰值加速度为指标评估该楼梯的振动舒适度;对振动过大的钢楼梯,采用3种不同优化模型的TMD进行振动控制。结果表明：行人步频的倍频与结构自振频率相近时,考虑人-结构动力相互作用时结构加速度峰值多则会减小20%以上;3种不同优化模型的TMD都能够有效减小楼梯的振动响应,建议优先选用Warburton参数优化模型。 展开更多

关键词 钢楼梯 人体动力学模型 振动舒适度 人-结构动力相互作用 振动控制

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移乘背抱护理机器人舒适性生物力学模型分析

4

作者 刘腾 代吉 +2 位作者 张建军 刘承磊 郭士杰 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期95-104,共10页

为探索移乘背抱护理机器人人机交互力学特性与被护理人舒适性感受的潜在关联,研究显性的人机接触力相对于人体生物力学特性的映射关系,揭示影响被护理人舒适性的主要作用肌群,提出了舒适性测试试验与AnyBody背抱运动人体生物力学模型相... 为探索移乘背抱护理机器人人机交互力学特性与被护理人舒适性感受的潜在关联,研究显性的人机接触力相对于人体生物力学特性的映射关系,揭示影响被护理人舒适性的主要作用肌群,提出了舒适性测试试验与AnyBody背抱运动人体生物力学模型相结合的方法.从被护理人的肌肉激活程度入手,对移乘背抱护理机器人背抱运动舒适性特征进行了分析.首先,介绍了移乘背抱护理机器人典型结构工作原理并进行了运动学分析,在此基础上搭建了舒适性测试试验系统,基于主观舒适性评分规划了服务于试验的基础运动轨迹,并通过试验得到了人机主要接触部位力学信息.然后,以试验数据为边界条件构建了基于AnyBody的背抱运动人体生物力学模型,依托逆动力学仿真分析得到了肌肉激活程度,并对比舒适性测试肌肉激活程度验证了仿真模型的有效性.最后,结合人机主要接触部位受力、肌肉激活程度及主观舒适性评分综合分析了移乘背抱护理机器人背抱运动舒适性特征,明确了影响被护理人舒适性的主要作用肌群.结果表明:影响被护理人舒适性的主要作用肌群有7个,且被护理人胸部压力与腋下压力值大小分别与影响其躯干和上肢舒适性的肌肉激活程度呈正相关.可通过建立胸部压力与腋下压力值相关的加权函数有效描述不同被护理人整体舒适性特征,为移乘背抱护理机器人舒适性运动控制提供了理论依据. 展开更多

关键词 移乘背抱护理机器人 人体生物力学模型 肌肉激活程度 背抱运动舒适性

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高速动车组柔性车体-座椅-人体系统耦合振动特性 被引量：1

5

作者 高建敏 王谢堂 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期167-181,共15页

针对高速轻量化动车组与人体之间动力耦合振动特性研究不充分的问题,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,建立考虑动车组柔性车体与座椅及坐姿人体耦合振动响应的高速动车组柔性车体-座椅-人体耦合动力学模型,研究高速铁路随机轨道不平... 针对高速轻量化动车组与人体之间动力耦合振动特性研究不充分的问题,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,建立考虑动车组柔性车体与座椅及坐姿人体耦合振动响应的高速动车组柔性车体-座椅-人体耦合动力学模型,研究高速铁路随机轨道不平顺激励下人体生物力学特性对高速轻量化动车组振动特性的影响,以及车体柔性振动作用下不同座位处人体的动力响应特征。结果表明:人体生物力学特性会增大车体某些柔性模态频率;满座工况下,基于人车耦合动力学模型得出的5 Hz频率以上的共振峰频率和横向共振峰幅值较传统车辆动力学模型的大,而垂向共振峰幅值则较传统车辆动力学模型的小;车体振动响应的1阶峰值频率明显降低,而幅值则略有增加;人体在一定程度上起到阻尼吸振的作用,在300 km·h^(-1)行车速度和满座工况下,人体可明显抑制车体5 Hz频率以上的高频垂向振动,而弹性车体的振动则会激发人体垂向5.25 Hz和横向2.13 Hz频率左右的固有模态,使人体在该频域下的振动能量有所增加。因此,若以车体地板振动加速度代替人体响应评估高速动车组的振动舒适性,会与真实的人体振动程度存在一定偏差。 展开更多

关键词 高速动车组-座椅-人体耦合动力学模型 人体生物力学特性 耦合振动特性 轻量化车体 坐姿人体

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基于自激励人体模型的人-结构竖向相互作用研究 被引量：17

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作者 谢伟平 冯金鹏 何卫 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期28-33,共6页

基于自激励人体模型,建立了考虑人-结构竖向相互作用下行人过桥运动方程,提出了考虑步频主谐和亚谐分量的单人步行力模型,并通过单人过桥试验对该模型进行了验证;分析了人-桥竖向相互作用的变化规律及影响因素。结果表明,人体步频亚谐... 基于自激励人体模型,建立了考虑人-结构竖向相互作用下行人过桥运动方程,提出了考虑步频主谐和亚谐分量的单人步行力模型,并通过单人过桥试验对该模型进行了验证;分析了人-桥竖向相互作用的变化规律及影响因素。结果表明,人体步频亚谐可能与结构的基频相近,从而引起较大的结构响应;结构固有频率和人/结构质量比对人-结构相互作用影响较大,当结构频率与步频及其主谐波分量频率接近时,耦合效应最显著,其对人体足底力影响最大。随着人/结构质量比的增加,人-结构相互作用逐渐增强。 展开更多

关键词 人致振动 竖向人体动力学模型 人-结构相互作用 足底力

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基于实测数据的单自由度行人生物力学模型 被引量：1

7

作者 朱前坤 南娜娜 +1 位作者 刘路路 杜永峰 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期127-131,共5页

为研究低频轻质梁板结构上行人-结构的相互作用,将人体等效为一个具有移动质量-阻尼-刚度(MMCK)的单自由度生物动力学力学模型,并依此建立其动力方程.首先,基于实测的大量数据采用最小二乘法求解耦合系统等效的非线性方程组得到生物力... 为研究低频轻质梁板结构上行人-结构的相互作用,将人体等效为一个具有移动质量-阻尼-刚度(MMCK)的单自由度生物动力学力学模型,并依此建立其动力方程.首先,基于实测的大量数据采用最小二乘法求解耦合系统等效的非线性方程组得到生物力学模型中的质量、阻尼、刚度等输出参数.然后,通过统计分析其分布规律,对三个输出参数进行二次交叉乘积项拟合得到各参数与行人步频以及行人质量的回归关系式公式,建立单自由度生物力学模型.对回归的参数表达式与试验求解的参数进行对比分析,验证了该回归参数模型的合理性. 展开更多

关键词 行人-结构动力相互作用 实测数据 二次曲面拟合 单自由度人体生物力学模型

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运用多刚体模型对跳远踏跳姿势优化的研究

8

作者 宋允清 罗炯 许彤 《广州体育学院学报》 北大核心 2002年第5期49-51,62,共4页

根据跳远起跳着板时的人体运动特点 ,运用多刚体模型 ,初步研究人体的不同姿势踏板对跳远距离的影响 ,以寻找最佳的起跳着板姿势。

关键词 跳远 踏跳姿势 多刚体模型 起跳着板姿势 人体力学模型 数学模型

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飞机应急着陆时的人体冲击响应研究 被引量：7

9

作者 杨智春 颜璘娟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期10-12,26,共4页

针对飞机着陆撞击时人体的冲击响应问题,采用11自由度坐姿人体动力学模型,研究了从座椅到人体关键部位的振动传递率,并计算分析了坐姿人体在受到垂直方向上的冲击激励时的冲击响应。结果表明在飞机着陆撞击过程中,人体的腰椎响应较大,... 针对飞机着陆撞击时人体的冲击响应问题,采用11自由度坐姿人体动力学模型,研究了从座椅到人体关键部位的振动传递率,并计算分析了坐姿人体在受到垂直方向上的冲击激励时的冲击响应。结果表明在飞机着陆撞击过程中,人体的腰椎响应较大,容易造成损伤,座椅对人体的支持刚度在冲击过程中对人体的冲击响应有较大影响,设计适当的座椅支持刚度可以减小人体的冲击响应。 展开更多

关键词 人体动力学模型 传递率 冲击响应 应急着陆

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一种水平激扰侧向作用于人体的响应 被引量：1

10

作者 林循泓 孔维赠 刘振田 《振动与冲击》 EI CSCD 1997年第3期73-77,共5页

本文分析了人体在水平激扰下频率、振幅与传递率的关系,同时给出了年龄、性别、握力等因素对传递函数的影响特征.文章还提出了人体在侧向姿态下的力学模型并识别了其参数.

关键词 生物力学 动态响应 人体动力学模型

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基于交通事故案例的3岁儿童乘员损伤机制研究

11

作者 李海岩 王一达 +3 位作者 贺丽娟 吕文乐 崔世海 阮世捷 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期978-985,共8页

目的通过再现真实交通事故案例探究3岁儿童乘员碰撞损伤机制。方法应用车辆有限元模型和图斯特3岁儿童乘员损伤仿生模型(TUST IBMs 3YO-O),再现CIREN数据库中的交通事故案例,通过综合分析Δv、车辆质量和变形能反求碰撞前车辆的速度,设... 目的通过再现真实交通事故案例探究3岁儿童乘员碰撞损伤机制。方法应用车辆有限元模型和图斯特3岁儿童乘员损伤仿生模型(TUST IBMs 3YO-O),再现CIREN数据库中的交通事故案例,通过综合分析Δv、车辆质量和变形能反求碰撞前车辆的速度,设置碰撞仿真试验再现案例所描述的儿童乘员损伤,分析损伤机制。结果TUST IBMs 3YO-O模型完整地再现出碰撞事故中儿童乘员的损伤。儿童乘员头部运动学响应与生物力学响应表现出差异性,儿童乘员胸腔内部组织器官生物力学响应表明其没有出现损伤,但是胸部3 ms合成加速度达到54 g,超出阈值。结论未来乘员安全评价需要引入生物力学参数。应用高生物逼真度的人体生物力学模型再现交通事故中乘员损伤,不仅更加清晰观察事故中乘员的运动学响应,深度分析碰撞损伤机制,还为数字化评估提供参考依据,也将为儿童乘员保护装置研发和安全法规制定提供参考。 展开更多

关键词 事故再现 儿童乘员 损伤机制 人体生物力学模型 交通事故

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铁路客车乘坐舒适性评价研究 被引量：9

12

作者 孙效杰 顾鹏飞 李培刚 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期642-648,共7页

我国铁路客车舒适度评价主要依据地板振动响应计算的平稳性指标,是车辆运行品质的客观评判,忽略了人体的振动响应,对乘客振动的主观感受考虑较少。为了精确分析铁路客车乘客的坐姿振动状态,利用虚拟样机技术,基于柔性车体和乘客的7自由... 我国铁路客车舒适度评价主要依据地板振动响应计算的平稳性指标,是车辆运行品质的客观评判,忽略了人体的振动响应,对乘客振动的主观感受考虑较少。为了精确分析铁路客车乘客的坐姿振动状态,利用虚拟样机技术,基于柔性车体和乘客的7自由度人体力学模型,搭建贴合实际的线路-车辆-乘客振动模拟环境。以德国低干谱激励为例,仿真获取地板及人体不同部位的振动加速度响应,计算不同车速下的平稳性指标、加权加速度均方根值和乘客的烦恼率,从主观和客观分别对乘客的舒适性进行评价。结果表明:存在平稳性指标合格,但加权加速度均方根值在不舒适范围内,且烦恼率大于20%的情况;在140 km/h以下时,平稳性指标为优秀,加权加速度评价为没有不舒适,烦恼率表明有极少乘客不能接受(<1%);速度在150~180 km/h范围内,平稳性指标优秀,加权加速度评价为稍微不舒适,烦恼率反映有较少乘客不能接受(<7%);200~220 km/h的平稳性指标良好,但加权加速度评价是有些不舒适,烦恼率呈现出一部分人不能接受(<15%);280 km/h时,平稳性指标基本合格,但加权加速度评价为不舒适,约30%的人无法忍受;410 km/h以上时,平稳性指标不合格,加权加速度评价为不舒适,烦恼率均大于50%,即有半数以上乘客不能接受。采用主客观相结合的评价体系,更能真实反映人体的振动感受,可以使得舒适性评价更为准确。 展开更多

关键词 铁路客车 刚柔耦合 人体力学模型 舒适性评价

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航天员失重环境下运动策略与效能分析

13

作者 李志昌 黄倬然 +2 位作者 李剑飞 曹哲 魏承 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第2期13-21,共9页

航天员在空间执行任务过程中由于受到空间微重力环境的影响,其运动的协调性以及平衡性均会与地面环境下的表现有所差异。以研究失重环境下航天员运动特点为目标,对航天员姿态调整策略进行动力学分析,并对运动过程人体效能进行评价。具... 航天员在空间执行任务过程中由于受到空间微重力环境的影响,其运动的协调性以及平衡性均会与地面环境下的表现有所差异。以研究失重环境下航天员运动特点为目标,对航天员姿态调整策略进行动力学分析,并对运动过程人体效能进行评价。具体而言,在无外力/力矩驱动下,人体必须依靠四肢按一定的协调运动策略才能实现对躯干姿态的主动控制。而运动策略的分析则需要对人体全身运动过程的动力学原理进行研究。首先基于Newton-Euler法建立人体多刚体系统动力学模型,其次基于MBDyn软件以及计算力矩方法建立可对人体复杂运动过程进行仿真计算的闭环控制系统。最终,利用以上理论及系统,验证了人体依靠四肢按一定的运动策略进行姿态主动调节的可行性,所得各关节的动力学特性,为今后航天员执行任务过程动作设计提供了一定的理论支持。 展开更多

关键词 航天员 人体动力学模型 姿态调整策略 效能分析 多体动力学仿真

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测井仪绞车主控台操纵装置的人机布局优化研究 被引量：2

14

作者 郭琪 王小平 +1 位作者 于明玖 杨延璞 《机械设计》 CSCD 北大核心 2014年第10期56-61,共6页

为了提高油田测井仪绞车使用过程中的舒适性和安全性,深入研究了测井仪绞车主控台操纵装置的优化布局方法。采用BP神经网络算法对主控台操纵装置在油田测井过程中的重要度和使用频次进行依次排序,为合理性布局提供数据支持;利用CATIA中... 为了提高油田测井仪绞车使用过程中的舒适性和安全性,深入研究了测井仪绞车主控台操纵装置的优化布局方法。采用BP神经网络算法对主控台操纵装置在油田测井过程中的重要度和使用频次进行依次排序,为合理性布局提供数据支持;利用CATIA中的人机工效模块,以第50百分位数的男性人体模型为评定依据评测人体视域、上肢可达域的最优值,并利用人体动力学模型计算力矩和位移的关系,以此为依据,对操作者使用装置的舒适度进行优化设计,提出了合理性布局方案。 展开更多

关键词 操纵装置 人体模型 人机工效 人体动力学模型

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