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伴随着中国经济的蓬勃发展和人民生活水平的不断提高,高铁的市场也迎来的新的机会与挑战,人们不仅仅重视高铁的速度与快捷,而且更加关注乘坐的舒适性。人们日益增长的舒适性要求与现有乘坐状况形成了一对矛盾,为了解决这样的矛盾,各国均投入了大量人力财力开展高速列车乘坐舒适性的研究。本文旨在从人体生物力学出发,探求人体脊椎最佳弯曲形态,设计出人体乘坐最舒适性的座椅,以满足人们的舒适性要求。 由于人体腰椎骨是人体脊椎常发病部位,因此在设计高铁座椅时不得不考虑腰椎的生理特性和状况。本文从人体腰椎骨有限元分析的结果为高铁座椅设计提供依据,我们从医院获得了人体腰椎骨的CT数据,导入mimics进行逆向建模,然后再导入hypermesh中进行有限元模型前处理,通过inp文件接口导入abaqus进行腰椎骨L1~L5的有限元分析。并且比较人体腰椎骨在不同坐姿下受力情况和找出人体腰椎骨的敏感频率,分析结果对高铁座椅的设计提供了静力学与动力学依据。 在座椅设计中,座椅靠背的曲面设计在座椅舒适性设计中起到了举足轻重的作用。基于已得到的有限元分析结果和人机工程学,从点→线→面的设计理念出发,参考三点支撑原理构造出座椅靠背的曲面,同时对设计曲面用matlab进行三次多项式拟合,并求得曲面方程,使曲面方程参数化,为将来的座椅靠背曲面优化提供依据。关于座椅的其他部位设计均参考人机工程学与实测数据。本文最后对座椅经行频率提取,验证了座椅的设计符合动力学设计要求。 本文是基于生物力学和有限元理论,充分结合了现代CT与逆向工程技术,利用现代建模软件pro-e设计高铁座椅,旨在提高人们乘坐的舒适性,促进现代高铁事业的发展,本文对提高我国高铁座椅设计水平提供了一定参考依据。