基于人体脊柱有限元模型的车辆乘坐舒适性座垫倾角优化
医学物理
2023-06-22 v1 人机交互
摘要
车辆驾驶员/乘员的乘坐舒适性通常借助人体多体生物动力学模型进行分析。对人体关键部位（如脊柱）的精确建模要求这些模型具有非常多的节段数。由此带来的自由度增加使得这些模型难以分析，且无法提供某些细节，如座椅压力分布、坐垫形状与材料的影响等。本文提出一种基于有限元的人体坐姿乘车模型，其中脊柱以三维方式建模，包含颈椎至尾椎的椎骨、韧带与椎间盘，并已对照文献报道的模态频率完成验证。随后对其施加 0.1 g 的正弦垂直 RMS 加速度以模拟道路诱导振动。从座椅至头部传递率与椎间盘压力两方面研究了人体的动力学特性，并考察了座垫倾角对这些参数的影响，确定最优倾角应介于 15 至 19 度之间。本工作后续有望开展更多此类仿真，以研究其他人体舒适性与座椅设计相关参数，从而为各种行驶工况提供优化座椅设计。
引用
@article{arxiv.2306.12354,
title = {Seat pan angle optimization for vehicle ride comfort using finite element model of human spine},
author = {Raj Desai and Ankit Vekaria and Anirban Guha and P. Seshu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12354},
year = {2023}
}