特定载荷条件下飞行员座椅靠背优化设计

摘要

为优化某飞行员座椅靠背，降低特定载荷下飞行员肩胛区域压力和腰椎间盘应力，建立包含飞行员座椅、安全带、安全头盔、人体模型的混合有限元模型.通过志愿者实验测得+1gX加速度载荷下人体肩胛区域最大压力值，验证模型有效性，测得肩胛骨受到限制时的压力阈值为57 kPa.在基础模型上建立肩胛靠垫和4种不同腰部支撑结构，在施加相同载荷，有、无腰部支撑和肩胛靠垫情况下，分析人体模型生物力学响应及不同位置、不同连接方式下腰部支撑结构对人体模型腰椎间盘应力和肩胛区域压力的优化程度.结果表明，4种腰部支撑方案均能在一定程度上减小腰椎间盘应力，其中低位硬连接腰部支撑结构优化效果最佳，在+1gX、+3gX、+6gX加速度载荷下，腰椎间盘最大应力优化率分别为33.13%、44.25%、42.61%，肩胛骨区域最大压力减小了83.7%，小于肩胛骨受到限制时的压力阈值.

关键词

腰部支撑 / 有限元模型 / 生物力学 / 优化设计