原文传递
路面激励下人体脊椎的响应特性分析
| 论文题名： | 路面激励下人体脊椎的响应特性分析 |
| 关键词： | 汽车工程;舒适性;安全性;车辆振动;人体脊椎;生物力学 |
| 摘要： | 随着人们生活水平的提高，收入不断的增多，汽车已经基本成为了家庭的必需品之一。但是随着汽车的普及，汽车安全与舒适性问题也越来越受到人们的重视。而除了碰撞这种直观的对人体造成的巨大伤害的硬性灾难外，振动是另一种隐性的对人体可以造成伤害的原因。人体心血管、消化、神经、脊椎等组织都会受到振动的影响，从而产生各种不良的生理反应。在与车辆行驶有关的疾病中，以长期承受振动的驾驶员最为明显，其腰痛症状的占57％～82％，驾驶员患腰痛的几率较平常人高2-3倍。其中履带汽车和重型工程车辆驾驶员的腰痛患病率甚至高达了80％以上。因此研究车辆行驶过程中人体脊椎生物力学特性势在必行。为此，我们建立了T12-Pelvis节段的脊椎模型，并进行了模型验证，静态分析和动态分析的过程，得到了脊椎的一些生物力学特性和分析结果，解释了一些病理现象，为设计人员在车辆的舒适性和安全性设计时提供了一些理论参考。 首先，通过CT断层扫描，得到一个健康女性的CT扫描图片。将这些CT扫描图片导入到Mimics中进行提取。提取出T12-Pelvis节段的脊椎模型。再将此模型导入到ANSYS中，加入椎间盘、骶髂关节软骨和耻骨联合来完整模型，并为模型加入韧带组织，建立完整的T12-Pelvis节段模型，并进行有限元网格划分。 然后，将T12-Pelvis整体模型拆分为节段模型，包括T12-L1、L1-L2、L2-L3、L3-L4、L4-L5、L5-S1、S1-Pelvis这几个节段模型，然后进行包括垂直压缩、侧弯、扭转，前屈、后仰等形式的静力学模拟仿真。将得到的结果与已经发表的优秀论文的结果进行对比分析，来说明模型建立的有效性和合理性，为静力学和动力学分析做好模型的准备工作。 其次，对T12-Pelvis整体进行静态分析，分析的内容为驾驶员在驾驶车辆行驶的时候的不同坐姿，包括垂直坐姿，前俯坐姿、侧弯坐姿和扭转坐姿。从而获得驾驶员在这些坐姿下的脊椎生物力学特性。分析这些生物力学特性，从而为人体脊椎舒适性和安全性提供理论参考。 最后，进行T12-Pelvis整体的动力学分析。动力学分析的内容包括了模态分析、谐响应分析和车辆随机振动的分析。在模态分析中，我们的主要目的是为了求得T12-pelvis整体模型的共振频率和共振时的振型，从而做出相应的防护措施。谐响应分析的目的是为了探求在一个比较大的频率区间内，脊椎的生物力学特性随频率的变化结果，从而早出我们需要防范的频率区间。车辆随机振动的分析是以路面不平整度为激励对脊椎的动态分析，从而得出在车辆行驶的过程中，脊椎对车辆振动产生的频率的敏感性，从而提前做好避开某些频率区间的措施。 |
| 作者： | 李武杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郭立新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
