面向人體舒適性的車輛人－椅系統動力學研究

中文摘要

探索車輛環境中人－椅系統動力學問題，是車輛舒適性研究的關鍵科學問題。本項目擬在試驗測試的基礎上，綜合運用有限元方法和多體動力學方法，面向人體舒適性探索車輛人－椅系統動力學的基礎問題。研究在車輛典型行駛工況下，人椅系統靜態特性、人椅系統動態特性、人體生物力學特性之間的耦合關係，以及車輛行駛工況、座椅特徵等陵燥祖騙外界環境的敬旋腳影響；研究面向人體舒適性的車輛人椅系統動力學建模方法，運用計算力學，探討人體動力學建模方法，考慮座椅座墊、靠背材料的本構關係和動態特性，建立座椅動力學模型；結合理論和試驗，研究人椅系統的動力學參數識別方法，建立面向人體舒適性的車輛人椅系統動力學模型；以提白拜再捆高人體舒適性為目標，運用多學科最佳化理論和結構最佳化方法，探索適用於人椅系統的設計方法和理論，為設計高舒適性的車輛人椅系統提供理論與技術支撐。

結題摘要

按照項目研究目標，面向人體舒適性探索車輛人－椅系統動力學中的一些基礎問題，圍繞兩個關鍵問題（人椅系統振動回響特性和人椅系統建模方法研究）開展了研究工作，主要進展和成果如下：1）汽車乘員座椅系統人體振動特性研究：在汽車行駛工況下測量了乘員座椅系統中人體各部位的振動，分析了人體在實際工況下的振動特點，並探討了人體振動回響特性，對座椅系統的隔振特性講槳進行了分析，表明人體靠背處前後方向的振動較大，但也是目前被忽略的振動部位，座椅對人體靠背、頭部振動的衰減特性應受到重視，為人體振動舒適性的評價和座椅的設計提供了參考。2）汽車乘員座椅系統體壓分布特性研究：採用通過本項目購置的體壓分布測量設備，對汽車乘員座椅系統進行了體壓分布試驗，包括靜態和汽車等速行駛這一動態工況，包括城市道路和高速公路兩種路況，通過對人椅系統中體壓分布特性的分析，比較了靜態和動態下的差異，總結了一些規律，並探討了體壓分布參數與人體所受振動的關係。3）人體動力學建模方法研究：針對人體振動回響特性隨振動強度非線性變化的特性，在基於模態描述的動力學模型上對模型剛度作了非線性假設，討論了建模方法，給出了一種簡單有效的建模方法。為了能準確反映人體動態等效質量和傳遞函式，並能減少模型的複雜程度，考慮坐姿保持機制，建立了6自由度坐姿人體模型，利用多目標最佳化方法進行參數識別。4）面向體壓分布的人體建模方法研究：為能準確預測人體體壓分布特性，以Hybrid人體模型為基礎，結合文獻給出的人體參數建立了能預測體壓分布的人體有限元模型，對人體模型從人體體段質量上進行了驗證，以幾種不同坐姿下的體壓測量數據為參考，在剛性座椅和汽車座椅上檢驗了該模型的準確性。5）結構最佳化方法研究：對結構最佳化方法展開了研究，以抑制結構振動噪聲為目的，研究基於最佳化準則法的阻尼材料拓撲最佳化方法；以結端蘭習構模態頻率為目標，利用形狀最佳化的方法對囑虹探發動機在車架上的安裝位置和安裝角度進行了最佳化；針對車輛動力學中的多目標最佳化問題，採用NSGA-Ⅱ算法進行多目標最佳化，運用Pareto最優解集的方法來獲得最優解。6）獲重慶市自然科學三等獎1項，已在國核心心期刊上發表論文3篇（EI檢索），錄用待發表論文2篇（EI期刊），投稿審稿中論文3篇。參加國內國際學術會議2人次。已培養碩士4人，1名博士生和2名碩士生在讀。才廈乃

面向人體舒適性的車輛人－椅系統動力學研究

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