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拦阻着舰过程中不同百分位人体运动幅度的差异研究
目的 拦阻着舰会产生较大的持续性载荷,给飞行员的生理健康和操控工效带来不利影响,同时人体各部位的运动有可能导致它们与座舱及其内置设备碰撞,有必要评估其中的安全隐患.方法 使用已建立的包含刚性座椅模型第5,50,95共3种百分位,HybridⅢ假人有限元模型以及六点式背带约束系统的多刚体-有限元混合人椅背带系统动力学模型开展动力学仿真,评估人体头部和四肢在典型拦阻着舰过程中的运动范围.结果 采用文献中公开的典型拦阻着舰过程飞机座椅底部加速度曲线作为输入条件,获得典型拦阻着舰过程中3种不同百分位假人头部、手部和足部的位移数据.结论 本文仿真数据可以为改进飞行员背带约束系统和优化座舱仪表布布局提供支持.
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拦阻着舰过程中的人体心肺动力学响应仿真研究
目的 研究拦阻着舰产生的持续性-Gx载荷对舰载机飞行员心肺器官产生的机械性挤压 ,以判断发生损伤的风险. 方法 基于人体心肺解剖特征和文献中公开的组织材料特性建立具有较高几何精度、刚性与粘弹性相结合的人体心肺及胸骨有限元模型 ,对典型拦阻载荷作用下的心肺动力学响应进行有限元显式动力学分析. 结果 ①心脏大应力出现在心脏连接处 ,高应力值约为1.25MPa;②肺部大应力值出现在肺部与胸骨的挤压处 ,高应力值约为0.7MPa;③在-Gx载荷作用下 ,肺部与胸骨之间会出现多处挤压接触. 结论 仿真研究表明 ,-Gx载荷会对人体心脏和肺部产生冲击性应力 ,导致心肺与胸骨之间的相对位移.提示在舰载机着舰阶段 ,-Gx载荷对飞行员心肺产生机械性挤压.
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拦阻着舰过程中不同百分位人体颈部损伤风险的差异对比
目的 对比拦阻着舰过程中不同百分位人体颈部损伤风险的差异.方法 利用已建立的人椅背带系统动力学模型和头颈部力学模型,采用文献中典型拦阻着舰过程座椅底部的加速度曲线作为输入条件,开展数值仿真,验证模型的正确性,并得到假人颈部各关节的轴向力、剪切力和弯矩等力学参数.结果 第95百分位假人的剪切损伤Nkm指数高于第5百分位假人.假人上、下部颈椎的Nij指数小于0.2,Nkm指数约为0.65.结论 在拦阻着舰过程中,人体颈部更容易产生由于关节剪切力导致的损伤.研究结果可为评估不同百分位人体在典型拦阻着舰过程中的颈部损伤风险提供数据支持.
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拦阻着舰过程中飞行员头颈部的动力学响应
目的 分析航母舰载机拦阻着舰过程中飞行员在佩戴和不佩戴头盔时的头颈部动力学响应以及主要肌肉应变量.方法 建立包括头部、7个颈椎和2个胸椎共10个刚体的人体头颈部的多体动力学模型；采用集总参数法描述韧带、椎间盘等软组织的力学特性；应用非线性应力-应变关系描述人体头颈部15组肌肉的力学特性.采用多组汽车碰撞过程人体头颈部动力学响应实验数据对模型进行验证.结果 获取了拦阻着舰过程飞行员头部的过载曲线和15组肌肉的应变,结果表明颈夹肌拉伸程度大,在不佩戴头盔时其应变可达50％,佩戴2.7 kg头盔时其应变可达56％.结论 佩戴防护头盔会增加飞行员在拦阻着舰过程的颈部肌肉拉伸,仿真结果可用于进一步的损伤评估.
