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基于后冲击下人体响应分析的客车座椅结构研究
| 论文题名： | 基于后冲击下人体响应分析的客车座椅结构研究 |
| 关键词： | 客车座椅;后冲击力;参数优化设计;有限元模型;生物力学 |
| 摘要： | 随着我国科学技术水平的提高，我国客车生产量和使用率呈逐年上升的趋势。客车作为公交客运的主要交通工具，其安全性能备受关注。客车事故容易造成群众和乘客的群死群伤，具有很大的危害性。追尾事故的致亡率不高，但是它具有最高的致伤率。在客车的后碰撞事故中对乘客起到主要保护作用的是客车座椅。座椅的被动安全性能是座椅安全性评价的重要一环。通过后冲击下人体的响应情况，分析不同结构座椅的安全性能，总结归纳保护性能更强的客车座椅结构参数，对于乘客损伤的防护研究和客车座椅结构的改进具有一定的指导意义。 基于人机工程学设计原理和客车座椅的相关国家标准，本论文选定了不同的座椅结构试验参数，建立了不同结构的客车座椅有限元模型。利用Mimics、Geomagic Studio、Truegrid软件，通过采集身高170cm，体重68kg健康成年男性志愿者的骨骼数据完善了简化的人体上半身骨骼有限元模型，提高仿真骨骼的真实性。在Hypermesh软件中，检查网格质量，设置单元属性和接触方式，完成人体有限元模型和客车座椅有限元模型的结合。通过实验数据对比法，验证了座椅有限元模型、后冲击下人-座椅有限元模型的有效性。应用ANSYS/LS-DYNA软件进行分析，分析得后冲击下人体颈椎损伤风险较高的部位为椎骨C2、C6和C7以及椎间盘C4-C5和C5-C6。 使用正交试验设计法，以椎骨C2、C6、C7和椎间盘C4-C5、C5-C6的最大应力和最大应变为评价参数，以座椅头后间隙、头枕高度、靠背高度、靠背倾角、靠背材料弹性模量、坐垫倾角和坐垫材料弹性模量作为试验因素。各因素选取三个水平进行十八次模拟仿真实验，利用Minitab软件进行试验数据分析。确定客车座椅设计参数的优化组合方案，通过数据对比确定其有效性。根据上述试验数据的分析和总结，提出基于安全性的客车座椅结构设计时的主要参数和结构改进建议。 |
| 作者： | 王金清 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 薛强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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