近些年,坐姿办公成为了日常办公最常见的办公形式,并且随着中国老龄化人口的激增和脊椎损伤病人的增加,对舒适性高且满足个人体征需求的轮椅/座椅的需求也越来越多。坐具是人们工作和生活常用工具,其舒适性直接影响人体健康。本文针对市场上缺乏满足私人体征定制舒适性座椅问题,研究了一种基于振动颗粒形成私人订制座面的方法。振动的颗粒可以降低坐骨结节处的压力峰值,并且可以促进臀部压力的均匀分布。本文的重点研究内容及成果如下:1、利用肌肉-骨骼简化模型实验,从理论计算和有限元仿真分析两方面验证了利用振动颗粒形成的廓形可降低肌肉层的最大变形量(测量)、变形能(仿真)和弹性应变(仿真)等舒适性座面所需的力学性能,为后续人体试验提供了理论依据。2、20名志愿者参加了本次的实验,共有5种座面,3种不同振动频率形成的座面,1种平面座面和1种具有小廓形的座面(由实验者自重形成),座面的舒适性评价结合客观体压分布测量和主观评价两种形式。实验结果表明振动颗粒形成的座面显著地降低了接触压力峰值(与平面比降低了58.3%)。通过体压分布数据和主观评价分数的相关性分析发现,压力峰值与主观舒适度评价呈很高的负相关(R=-0.533)。因此利用振动颗粒形成特定个体座面的方式具有很高的应用价值和市场潜力。3、体压分布的测量不足分析肌肉内部的受力情况,因此需要建立臀部坐姿的三维有限元模型进行进一步分析。本文搭建了可用于模仿坐姿的臀部外廓形测量系统,解决了国内未引进坐姿的MRT设备,难以获取坐姿情况下未压缩的臀部外廓形的问题。并通过Mimics、ANSYS、Geomagic等软件工具建立了臀部肌肉-骨骼系统的3D生物力学模型。该模型可通过有限元仿真,深层次的分析臀部组织内层的受力情况,从而用于座椅及轮椅的舒适性研究或压疮的病理研究。