PIPER成人舒适性:一个开源的全身人体模型,用于评估座椅舒适性,并在静态负载条件下进行验证
Shenghui Liu1,2, Philippe Beillas2, Li Ding1
1Key Laboratory of Biomechanics and Mechanobiology, Ministry of Education, Beijing Advanced Innovation Center for Biomedical Engineering, School of Biological Science and Medical Engineering, Beihang University, Beijing, China.
一个新的成人尺寸有限元人体模型 (HBM) 通过模拟压力分布和接触力来准确预测座椅舒适度. 这种经过验证的模型,包括软组织滑动,增强了座位应用的生物力学评估.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 计算建模计算建模
- 人体工程学就是人体工程学.
背景情况:
- 准确的人体模型 (HBM) 对于评估座椅舒适度和优化人体工程设计至关重要.
- 现有的模型可能缺乏足够的细节来适应成人特定的座位应用,特别是软组织行为.
研究的目的:
- 引入和验证成人尺寸的有限元 (FE) 全身HBM用于座椅舒适度评估.
- 为了评估模型在模拟各种静态座位条件下的压力分布和接触力方面的准确性.
主要方法:
- 一个PIPER儿童模型被用身体扫描和骨数据转化为一个成年男性HBM.
- 软组织滑动被纳入,材料属性/网状被改进为座椅应用.
- 模拟与四个座位配置的模型捐赠者的实验数据进行了比较.
主要成果:
- 成人HBM精确地模拟了与体重 (785N) 相对的接触力 (平均误差<22.3N水平,15.5N垂直).
- 模拟的接触区域,座椅板上的峰值和平均压力与实验结果密切匹配.
- 包括软组织滑动改善了模拟准确性,与MRI研究观察结果保持一致.
结论:
- 开发的成人HBM为座位舒适度评估提供了经过验证的工具.
- 变形方法和开源发布方便模型重复使用和适应各种应用.
- 这种模型促进了人类人体模型的发展,这些模型在人体测量上是准确的,在生物机械上是现实的.
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