基於生物力學的防護和工效學仿真研究 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《基於生物力學的防護和工效學仿真研究》針對航空航天惡劣環境下個體防護與工效的生物力學建模問題，結閤已有研究基礎，以飛行員的人一坐墊一座椅係統舒適性、減壓肺損傷，航天員的艙外手動作業、艙外上肢作業等為例，較為係統地介紹瞭在航空航天不同的特殊環境下，如何針對人員安全防護與作業績效提高的具體要求，閤理簡化復雜的人一防護裝備係統，建立人體不同部位一防護裝備力學耦閤的生物力學模型，選取閤理的生理參數進行防護和工效的仿真，並采用實驗驗證的流程和方法。
　　《基於生物力學的防護和工效學仿真研究》重點在於如何處理人體生理學與環境和防護裝備的力學耦閤和建模問題，通過仿真分析得到的結論對於個體防護和工效有一定的參考價值，但書中所建立的模型、方程、引用參數以及驗證方法，對飛行員和航天員均無特指。
　　《基於生物力學的防護和工效學仿真研究》可供從事航空、航天和航海等特種行業個體防護與工效生物力學建模的研究人員參考，也可供工效學、個體防護和救生、生物醫學工程等相關專業的本科生和研究生參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 個體防護與工效學中的生物力學問題
1．1．1 工效學與生物力學
1．1．2 個體防護簡介
1．1．3 個體防護裝備的生物力學
1．2 國內外研究現狀
1．2．1 航空航天個體防護裝備的發展現狀與趨勢
1．2．2 航空航天個體防護裝備的工效學
1．2．3 航空航天個體防護裝備的生物力學
1．3 生物力學建模的基本步驟
1．4 仿真分析研究舉例
1．4．1 模型的數學與物理描述
1．4．2 仿真計算過程
參考文獻

第2章 基於ANSYS的飛行員座椅舒適性仿真
2．1 飛行員座椅舒適性研究背景
2．2 基於ANSYS的人一坐墊有限元模型
2．2．1 模型的建立
2．2．2 模型的裝配
2．2．3 對應力分布的數值計算
2．3 有限元模型的驗證性實驗
2．3．1 坐應力實驗
2．3．2 應力分布對比
2．3．3 坐骨結節連綫上的應力分布
2．4 結果與分析
2．5 結論
參考文獻

第3章 迅速減壓肺損傷模型計算研究
3．1 研究背景和目的
3．2 非剛體肺模型的建立及模型驗證
3．2．1 非剛體肺模型的建立
3．2．2 模型驗證結果
3．3 應用1-不同工況下的減壓峰值預測
3．3．1 減壓條件的選擇
3．3．2 模型參數的計算
3．3．3 不同減壓情況的預測
3．3．4 不同迅速減壓條件下減壓峰值區域的劃分
3．3．5 不同減壓條件的影響分析
3．4 應用2-3種機型座艙減壓情況分析對比
3．4．1 減壓峰值計算
3．4．2 結果分析
3．5 模型的軟件化及操作說明
3．5．1 界麵介紹
3．5．2 操作流程及注意事項
3．6 結論
參考文獻

第4章 艙外航天服手套手指力學研究
4．1 研究背景
4．2 建立人手食指的數學模型
4．2．1 手的解剖結構
4．2．2 模型的建立
4．2．3 物理參數
4．2．4 計算方法
4．3 食指靜力學有限元模型的求解及驗證
4．4 EVA情況下餘壓對人手的影響
4．5 結論
參考文獻

第5章 艙外航天服手套對手部力學工效的影響
5．1 艙外航天服手套工效研究背景
5．1．1 手部力學工效
5．1．2 手套力學工效
5．1．3 艙外航天服手套力學工效
5．1．4 肌肉模型
5．1．5 手部模型
5．2 手套力學模型的建立及參數的確定
5．2．1 手套力學模型的建立
5．2．2 手套力學模型參數的確定
5．3 驗證實驗設計
5．4 實驗結果與分析
5．5 模型應用
5．5．1 手指長度與手套長度的不同比例與操作力量的關係
5．5．2 戴手套時最佳活動範圍
5．5．3 不同抓握姿勢對肌力值的影響
5．5．4 戴手套時不同握力值的握力疲勞時間
5．5．5 手部肌力與手部抓握力的關係分析
5．5．6 討論
5．6 結論
參考文獻

第6章 航天員上肢活動力學仿真研究
6．1 航天員上肢活動力學研究背景
6．2 航天員上肢動力學模型的建立
6．2．1 人體上肢運動解剖特點及簡化
6．2．2 人體上肢動力學模型
6．2．3 航天服服裝反力矩模型
6．3 仿真計算方法
6．3．1 運動學方法
6．3．2 動力學方法
6．4 模型驗證
6．4．1 驗證思路
6．4．2 驗證實驗
6．4．3 模型計算
6．4．4 數據處理及結果對比
6．5 模型與仿真方法應用
6．5．1 典型EVA動作分組
6．5．2 仿真計算結果及分析
6．6 結論
參考文獻

前言/序言

　　隨著經濟的高速發展，生活水平的日益提高，人們對安全防護和工效的要求越來越高。基於尺寸的防護與工效已不再滿足人們的需求，人們進而追求更為深入的基於人體生理變化的安全防護與工效，特彆是關於生物力學的個體防護與工效等。目前，國內關於個體防護與工效的相關書籍主要涉及人體尺寸、心理、工業設計等方麵的，較少涉及生物力學方麵的個體防護與工效，尤其缺少基於航空航天特殊環境（如失重、過載等）分析人體生理方麵的力學變化，建立生物力學模型，評價人體安全和工效方麵的研究。這主要是因為該方麵的研究不僅要熟悉工效學、解剖生理學、生物力學、航空航天生理學等多門學科的基礎知識，而且要對個體防護與工效學中人體仿真建模的基本物理概念和數學方法有一定深度的掌握，學科跨度大，涉及學科範圍廣，這對於很多該領域研究的初學者來講有一定的難度。因此，作者從多年的研究成果中提取齣5個具有代錶性的個體防護與工效仿真案例，從其背景意義、理論推導、方程求解、建模仿真、參數設置和實驗驗證等角度多方位解析瞭個體防護與工效中生物力學建模的流程和方法，以便有誌於相關研究的初學者藉鑒和學習。
　　本書共分為6章，各章內容如下：
　　第1章主要介紹個體防護與工效中的生物力學問題，根據國內外在航空航天領域的研究現狀介紹生物力學研究的重要性，並以一個上肢作業為例簡單介紹瞭生物力學建模的基本步驟。
　　第2章主要以飛行員、坐墊和座椅為研究對象，介紹如何基於ANAYS對人體骨盆、坐墊進行三維建模，以及相關生理參數的設置，最終形成人一坐墊一座椅係統的力學仿真模型，並根據仿真和實驗的對比，給齣相關安全防護和舒適性的建議。
　　第3章主要介紹在急性高空缺氧條件下，如何對人的肺部、座艙和環境壓力變化建立模型，並對高空典型工況和機型的計算結果進行瞭分析，給齣瞭相關建議，且介紹瞭所研製的仿真軟件。
　　第4章主要介紹如何基於ANAYS對手和航天服手套的抓握進行建模，使手指的肌肉、關節和航天服手套模型能較好地耦閤，通過仿真航天員的手部抓握作業，分析有壓艙外航天服手套對艙外作業的影響，提齣手套改進的相關建議。
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