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基于人体腰椎动力学特性分析的高速列车座椅舒适性研究
| 论文题名： | 基于人体腰椎动力学特性分析的高速列车座椅舒适性研究 |
| 关键词： | 高速列车;座椅舒适性;腰椎动力学;有限元分析 |
| 摘要： | 随着铁路事业的不断发展，铁路高速化已经成为当今世界铁路发展的共同趋势。高速铁路在向着高密度、高速度方向发展的同时，人们对高速列车提出了更高的要求，安全、舒适、方便成为高速列车座椅设计的目标。高速列车座椅是高速列车的重要组成部分，直接关系到乘员乘坐的舒适性。人体脊柱承载着人体的重量与负载，还能够吸收外界环境传递给人体的振动，不正确的坐姿使脊柱产生不正常的弯曲，长时间会产生生理疼痛和心理疲劳，甚至会使脊柱产生慢性损伤。因此，通过有限元法借助生物力学知识对脊柱进行静态和动态分析，对座椅舒适性设计显得尤为重要。 在腰椎节段有限元模型的建立过程中，本文基于螺旋CT数据，采用Mimics中提取了腰椎L1～L5节段的轮廓数据并获得腰椎段三维模型，随后导入Hypermesh中进行处理，建立完整的腰椎结构有限元模型。对腰椎结构进行仿真分析，应用Abaqus对腰椎段有限元模型进行静态和动态分析。将生成腰椎段有限元模型导入有限元软件Abaqus中进行不同坐姿下的受力分析。通过对比不同坐姿下的位移、应力分布特点，获得人体舒适的坐姿，为高速列车座椅静态舒适性提供参考依据。应用Abaqus对腰椎段进行模态分析，得到腰椎段的固有频率及振型，并在此基础上对腰椎结构进行稳态动力学分析，得到特殊位置的位移随激励频率变化的响应曲线，获得腰椎结构在简谐激励下的敏感频率，为高速列车列车座椅动态舒适性提供参考。将衰减轨道不平顺功率谱引入到腰椎结构中，通过获得特殊位置的随频率变化的位移响应曲线，分析在不同工况下轨道不平顺对腰椎结构的影响。 本文以生物力学及有限元理论为基础，应用现代的CT技术与逆向工程技术，建立腰椎结构模型并进行有限元分析，为座椅的舒适性设计提供参考意见。研究结果对于高速列车座椅的设计要求具有重要的意义。 |
| 作者： | 申成刚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 宋桂秋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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