典型机身框段垂向坠撞响应及乘员腰椎伤害分析

摘要

为分析垂向坠撞试验中大飞机机身框段的坠撞响应、结构吸能及乘员伤害情况，首先，建立大飞机典型机身框段-座椅-乘员有限元模型；其次，对比分析了该有限元模型与试验件机身框段的失效模式和乘员响应等；最后，对机身框段不同部件进行了坠撞吸能分析，并从腰椎压缩载荷和骨盆加速度两方面分析了乘员损伤情况。仿真结果表明，机身框段-座椅-乘员有限元模型能够有效模拟机身框段失效模式、货舱地板下部结构中间支撑件区域的1处塑性铰以及两侧客舱地板支撑立柱与机身隔框连接处的2处塑性铰，乘员响应得到有效验证；从吸能情况来看，6.02 m/s垂直坠撞速度下，机身隔框、蒙皮及其连接角片都是主要吸能部件；从乘员伤害情况来看，仿真获得的乘员腰椎压缩载荷小于6 672 N，骨盆加速度在人体损伤可接受区域内；由地板加速度所得的动态响应指数（DRI,dynamic response index）值相比由骨盆加速度所得的DRI值更低；某机型在6.02 m/s坠撞速度下，机身框段客舱区域生存空间得到保持，乘员腰椎压缩载荷及骨盆加速度伤害风险较小。本文研究结论可为大型民机机身结构设计提供参考。

关键词

适坠性 / 机身框段坠撞响应 / 乘员坠撞响应 / 坠撞吸能 / 乘员伤害分析

基金资助

天津市应用基础研究多元投入基金项目（21JCYBJC00690）