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原文传递汽车座椅动静态客观特性及主观舒适性研究

论文题名：	汽车座椅动静态客观特性及主观舒适性研究
关键词：	汽车座椅;舒适性;动静态客观特性;粘性-超弹性有限元模型
摘要：	随着汽车工业的蓬勃发展，汽车乘坐舒适性已成为制造质量的综合指标，同时也是人们追求高品质出行不可或缺的因素。本文分别从客观试验和主观评价的角度对汽车座椅的动态和静态的乘坐舒适性进行了研究，主要内容如下：　　通过聚氨酯泡沫座垫的静态压力分布试验，制定了静态客观舒适性评价方法和指标，研究了泡沫座垫材料的硬度和密度、人体特征参数和坐姿对静态客观乘坐舒适性的影响。并通过整椅的静态体压分布试验，对座椅座垫的静态体压分布进行了分区，研究了压力分布图各区域的静态客观参数分布规律以及各客观参数间的相关性，发现各客观参量均在0.01水平上显著相关。　　基于CP-50主观评价方法，进行了聚氨酯泡沫座垫和汽车座椅静态主观评价试验。其次建立了主观评价与各客观参量之间的关联性，全面及深入地探究了影响静态主观评价的客观物理量。发现初始硬度指数和凹陷指数分别可以线性表征初始接触舒适性和触底感，平均拟合优度在0.85以上。针对整体舒适性与客观参量之间关联性较弱的问题，建立了ResNet-18深度残差卷积网络模型，将体压分布图像和对应的主观评价进行深度学习的训练，以较高的精度完成了整体舒适性的主观预测。验证集训练准确率达到了96％，最后测试集的预测准确率达到了85.6%。　　通过汽车座椅振动传递特性试验，对座椅座垫垂向和座椅靠背纵向的同轴振动加速度传递率进行了分析研究。结合座椅模态试验和座椅空载试验结果，讨论了体重对汽车座椅振动传递特性的影响规律。对真实路谱激励下的座垫和靠背处的加速度响应分别进行了主成分分析和虚拟相干性分析，对多输入多输出系统的振动响应特性进行了研究，揭示了各轴响应在分析频段内集中在15-25Hz的耦合特性。　　采用相对幅值估计法、绝对幅值估计法和等级评分法对汽车座椅动态乘坐舒适性进行了评价，根据不同的试验方法对主观数据进行处理，并基于Stevens幂定律建立了主观评分与客观参量之间的联系，得到了汽车座椅动态主客观数学预测模型，拟合优度均能达到0.95以上。基于修正的Stevens幂定律，以更高的精度（拟合优度大于0.98）建立了等级评分与客观参量之间的联系。最后结合各评价方法的预测模型，得出了基于相对幅值估计法的座椅舒适性主观评价量化表。　　通过聚氨酯泡沫材料的准静态以及动态试验研究，分别探究了各材料参数及试验条件对其准静态和动态特性的影响规律。同时基于遗传积分粘弹性模型、应力差值法以及广义Maxwell模型，创新地提出了一种结合准静态和动态试验结果的聚氨酯泡沫粘弹性特性仿真分析方法，准确地描述了聚氨酯泡沫的静态和动态粘弹性特性。根据提出的方法建立了座椅座垫的有限元模型，并通过汽车座椅部件的准静态压缩试验对其有限元分析结果进行了验证。在此基础上，建立了完整的座椅-人体耦合有限元模型，以较高精度对汽车座椅振动传递特性进行了计算分析，并通过灵敏度分析讨论了材料参数对振动传递特性的影响。
作者：	王遵铭
专业：	动力机械及工程
导师：	郝志勇;邱毅;郑旭
授予学位：	博士
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2022