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第1章 绪论 1

1.1 个体防护与工效学中的生物力学问题 1

1.1.1 工效学与生物力学 1

1.1.2 个体防护简介 2

1.1.3 个体防护装备的生物力学 4

1.2 国内外研究现状 6

1.2.1 航空航天个体防护装备的发展现状与趋势 6

1.2.2 航空航天个体防护装备的工效学 9

1.2.3 航空航天个体防护装备的生物力学 12

1.3 生物力学建模的基本步骤 13

1.4 仿真分析研究举例 14

1.4.1 模型的数学与物理描述 15

1.4.2 仿真计算过程 15

参考文献 20

第2章 基于ANSYS的飞行员座椅舒适性仿真 23

2.1 飞行员座椅舒适性研究背景 23

2.2 基于ANSYS的人-坐垫有限元模型 24

2.2.1 模型的建立 24

2.2.2 模型的装配 26

2.2.3 对应力分布的数值计算 28

2.3 有限元模型的验证性实验 29

2.3.1 坐应力实验 29

2.3.2 应力分布对比 30

2.3.3 坐骨结节连线上的应力分布 30

2.4 结果与分析 31

2.5 结论 34

参考文献 34

第3章 迅速减压肺损伤模型计算研究 37

3.1 研究背景和目的 37

3.2 非刚体肺模型的建立及模型验证 39

3.2.1 非刚体肺模型的建立 39

3.2.2 模型验证结果 42

3.3 应用1——不同工况下的减压峰值预测 43

3.3.1 减压条件的选择 43

3.3.2 模型参数的计算 44

3.3.3 不同减压情况的预测 45

3.3.4 不同迅速减压条件下减压峰值区域的划分 46

3.3.5 不同减压条件的影响分析 54

3.4 应用2——3种机型座舱减压情况分析对比 54

3.4.1 减压峰值计算 54

3.4.2 结果分析 58

3.5 模型的软件化及操作说明 59

3.5.1 界面介绍 59

3.5.2 操作流程及注意事项 61

3.6 结论 61

参考文献 62

第4章 舱外航天服手套手指力学研究 63

4.1 研究背景 63

4.2 建立人手食指的数学模型 64

4.2.1 手的解剖结构 64

4.2.2 模型的建立 67

4.2.3 物理参数 71

4.2.4 计算方法 74

4.3 食指静力学有限元模型的求解及验证 74

4.4 EVA情况下余压对人手的影响 82

4.5 结论 90

参考文献 91

第5章 舱外航天服手套对手部力学工效的影响 94

5.1 舱外航天服手套工效研究背景 94

5.1.1 手部力学工效 95

5.1.2 手套力学工效 95

5.1.3 舱外航天服手套力学工效 96

5.1.4 肌肉模型 97

5.1.5 手部模型 101

5.2 手套力学模型的建立及参数的确定 106

5.2.1 手套力学模型的建立 106

5.2.2 手套力学模型参数的确定 115

5.3 验证实验设计 124

5.4 实验结果与分析 126

5.5 模型应用 126

5.5.1 手指长度与手套长度的不同比例与操作力量的关系 126

5.5.2 戴手套时最佳活动范围 127

5.5.3 不同抓握姿势对肌力值的影响 129

5.5.4 戴手套时不同握力值的握力疲劳时间 130

5.5.5 手部肌力与手部抓握力的关系分析 130

5.5.6 讨论 132

5.6 结论 134

参考文献 134

第6章 航天员上肢活动力学仿真研究 139

6.1 航天员上肢活动力学研究背景 139

6.2 航天员上肢动力学模型的建立 142

6.2.1 人体上肢运动解剖特点及简化 142

6.2.2 人体上肢动力学模型 142

6.2.3 航天服服装反力矩模型 147

6.3 仿真计算方法 151

6.3.1 运动学方法 151

6.3.2 动力学方法 155

6.4 模型验证 158

6.4.1 验证思路 158

6.4.2 验证实验 159

6.4.3 模型计算 162

6.4.4 数据处理及结果对比 166

6.5 模型与仿真方法应用 170

6.5.1 典型EVA动作分组 170

6.5.2 仿真计算结果及分析 171

6.6 结论 189

参考文献 189