(19)国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210691730.5
(22)申请日 2022.06.17
(71)申请人 西北工业大学
地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号
(72)发明人 肖慧婷 王轲杰 文永帅 刘永寿
陈聪 杨克杰
(74)专利代理机构 西安凯多思知识产权代理事
务所(普通合伙) 61290
专利代理师 范倩
(51)Int.Cl.
G06F 30/15(2020.01)
G06F 30/23(2020.01)
G06F 119/02(2020.01)
插座保护盖G06F 119/12(2020.01)
(54)发明名称椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置(57)摘要本发明实施例公开了一种椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置。该方法包括：对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到人椅耦合系统；将弹射座椅安装位置处的载荷谱输入人椅耦合系统进行动力学仿真分析，并由人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱。通过本发明，解决了相关技术中大多数对于弹射座椅的椅载设备在振动环境下的响应计算，并未考虑人体与座椅之间的耦合作用对于座椅响应的影响的技术问题，达到了获得更符合实际的椅载设备安装位置处的响应载荷谱，为后续研究椅载设备可靠性及寿命提 供了数据支撑的技术效果。权利要求书2页 说明书8页 附图2页CN 115114727 A 2022.09.27
C N 115114727
A
1.一种椅载设备响应载荷谱的获取方法，其特征在于，包括：
对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统，其中，所述人椅耦合系统中的人与弹射座椅的接触位置弹簧阻尼连接、所述弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与所述大地接触，并在所述弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；
将所述弹射座椅安装位置处的载荷谱输入所述人椅耦合系统进行动力学仿真分析，并由所述人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统之前，所述方法还包括：分别建立所述人体多刚体模型与所述弹射座椅多刚体模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，分别建立所述人体多刚体模型与所述弹射座椅多刚体模型，包括：
建立包含多个质量单元的人体模型，并设置各所述质量单元的质量和惯性矩、各所述质量单元间柔性连接，得到所述人体多刚体模型；
建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各所述零件的材料属性、各所述零件间接触和约束，得到所述弹射座椅多刚体模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，多个所述质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，设置各所述质量单元间柔性连接，包括：
在除所述内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；
在所述内脏与所述盆骨、所述内脏与所述上躯之间分别设置弹簧减震单元；
在所述盆骨与所述弹射座椅的座垫、所述大腿与所述弹射座椅的座垫之间设置多个方向的所述弹簧减震单元；tt42
在所述上躯与所述弹射座椅的靠背之间设置垂直于所述弹射座椅的靠背、平行于所述弹射座椅的靠背以及侧向于所述弹射座椅的靠背三个方向的所述弹簧减震单元。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述载荷谱包括频域激励信号，所述响应载
汽车尾气抽排系统
荷谱包括频域载荷谱，将所述弹射座椅安装位置处的载荷谱输入所述人椅耦合系统进行动力学仿真分析，并由所述人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱，包括：
基于傅里叶逆变换将所述频域激励信号转变为第一时域信号；
将所述第一时域信号添加到所述小腿和所述弹射座椅的驱动中进行时域分析，得到第二时域信号；
基于所述傅里叶逆变换将所述第二时域信号转变为所述频域载荷谱，并将所述频域载荷谱作为所述响应载荷谱。
6.一种椅载设备响应载荷谱的获取装置，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统，其中，所述人椅耦合系统中的人与弹射座椅的接触位置弹簧阻尼连接、所述弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与所述大地接触，并在所述弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；
荧光增白剂ob第二处理模块，用于将所述弹射座椅安装位置处的载荷谱输入所述人椅耦合系统进行
动力学仿真分析，并由所述人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
建立模块，用于在对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统之前，分别建立所述人体多刚体模型与所述弹射座椅多刚体模型。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述建立模块包括：
第一建立单元，用于建立包含多个质量单元的人体模型，并设置各所述质量单元的质量和惯性矩、各所述质量单元间柔性连接，得到所述人体多刚体模型；
第二建立单元，用于建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各所述零件的材料属性、各所述零件间接触和约束，得到所述弹射座椅多刚体模型。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，多个所述质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，所述第一建立单元包括：
第一设置子单元，用于在除所述内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；
第二设置子单元，用于在所述内脏与所述盆骨、所述内脏与所述上躯之间分别设置弹簧减震单元；
第三设置子单元，用于在所述盆骨与所述弹射座椅的座垫、所述大腿与所述弹射座椅的座垫之间设置多个方向的所述弹簧减震单元；
第四设置子单元，用于在所述上躯与所述弹射座椅的靠背之间设置垂直于所述弹射座椅的靠背、平行于所述弹射座椅的靠背以及侧向于所述弹射座椅的靠背三个方向的所述弹簧减震单元。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述载荷谱包括频域激励信号，所述响应载荷谱包括频域载荷谱，所述第二处理模块包括：
第一处理子单元，用于基于傅里叶逆变换将所述频域激励信号转变为第一时域信号；
第二处理子单元，用于将所述第一时域信号添加到所述小腿和所述弹射座椅的驱动中进行时域分析，得到第二时域信号；
第三处理子单元，用于基于所述傅里叶逆变换将所述第二时域信号转变为所述频域载荷谱，并将所述频域载荷谱作为所述响应载荷谱。
椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及航空救生领域，尤其涉及一种椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置。
合成氨变换工段背景技术
[0002]航空安全救生技术是保障飞行器和飞行员安全的飞行器设计核心技术，弹射座椅是战斗机飞行员应急离机、安全获救的重要救生装备。椅载设备作为辅助工具，是弹射救生系统的重要组成部分，其在振动环境下能否正常运作是弹射座椅能否顺利完成应急离机救生过程的关键，是弹射救生系统研究的热点和难点。评估椅载设备在振动环境下的动力学行为时，如何得到其准确的振动载荷环境是研究的首要问题。
[0003]在现有技术中，例如，一种座椅振动测试方法，其试验装置包括振动激励装置，振动平台等，并通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相结合来判定座椅是否满足动态舒适性要求，为座椅的设计优化提供依据。由于个体差异性过大，因此通过个体感受来评判座椅动态舒适性所含主观因素太多，且通过实验的方法对座椅进行动力学研究成本较高，周期较长。又例如，一种基于不同温度下精确控制弹射座椅开伞器延时的方法，可实现55℃～70℃开伞器精确延时输出。因此，可提高弹射座椅在不同温度下的安全救生性能，但要使开伞器在关键时刻正常运作，则其在长时间正常飞行过程中的安全性及可靠性必须得到保障。
[0004]因此，在过去对于弹射座椅动力学仿真计算中未考虑人‑椅间的耦合对于弹射座椅动力学响应的影响，并且若直接将弹射座椅安装位置载荷谱作为椅载设备安装位置处的载荷谱对部件进行动力学研究，则不能考虑从激励输入点到椅载设备之间的传力路径。在振动环境下由于弹射座椅的椅载设备能否正常运作，关系着整个弹射座椅的可靠性，因此需要一种更符合实际的弹射座椅的椅载设备载荷谱
获取方法。
[0005]针对上述相关技术中大多数对于弹射座椅的椅载设备在振动环境下的响应计算，并未考虑人体与座椅之间的耦合作用对于座椅响应的影响的问题，尚未提出有效地解决方案。
发明内容
[0006]本发明实施例提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置，以至少解决相关技术中大多数对于弹射座椅的椅载设备在振动环境下的响应计算，并未考虑人体与座椅之间的耦合作用对于座椅响应的影响的技术问题。
[0007]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取方法，包括：对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统，其中，所述人椅耦合系统中的人与弹射座椅的接触位置弹簧阻尼连接、所述弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与所述大地接触，并在所述弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；将所述弹射座椅安装位置处的载荷谱输入所述人椅耦合系统进行动力学仿真
分析，并由所述人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱。
[0008]可选地，在对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦
合系统之前，所述方法还包括：分别建立所述人体多刚体模型与所述弹射座椅多刚体模型。
[0009]可选地，分别建立所述人体多刚体模型与所述弹射座椅多刚体模型，包括：建立包含多个质量单元的人体模型，并设置各所述质量单元的质量和惯性矩、各所述质量单元间柔性连接，得到所述人体多刚体模型；建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各所述零件的材料属性、各所述零件间接触和约束，得到所述弹射座椅多刚体模型。
一次性浴缸套[0010]可选地，多个所述质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，设置各所述质量单元间柔性连接，包括：在除所述内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；在所述内脏与所述盆骨、所述内脏与所述上躯之间分别设置弹簧减震单元；在所述盆骨与所述弹射座椅的座垫、所述大腿与所述弹射座椅的座垫之间设置多个方向的所述弹簧减震单元；在所述上躯与所述弹射座椅的靠背之间设置垂直于所述弹射座椅的靠背、平行于所述弹射座椅的靠背以及侧向于所述弹射座椅的靠背三个方向的所述弹簧减震单元。
[0011]可选地，所述载荷谱包括频域激励信号，所述响应载荷谱包括频域载荷谱，将所述弹射座椅安装位置处的载荷谱输入所述人椅耦合系统进行动力学仿真分析，并由所述人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱，包括：基于傅里叶逆变换将所述频域激励信号转变为第一时域信号；将所述第一时域信号添加到所述小腿和所述弹射座椅的驱动中进行时域分析，得到第二时域信号；基于所
述傅里叶逆变换将所述第二时域信号转变为所述频域载荷谱，并将所述频域载荷谱作为所述响应载荷谱。
[0012]根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取装置，包括：第一处理模块，用于对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统，其中，所述人椅耦合系统中的人与弹射座椅的接触位置弹簧阻尼连接、所述弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与所述大地接触，并在所述弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；第二处理模块，用于将所述弹射座椅安装位置处的载荷谱输入所述人椅耦合系统进行动力学仿真分析，并由所述人椅耦合系统输出椅载设备安装位置处的响应载荷谱。
[0013]可选地，所述装置还包括：建立模块，用于在对人椅系统中的人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型进行耦合，得到所述人椅耦合系统之前，分别建立所述人体多刚体模型与所述弹射座椅多刚体模型。
[0014]可选地，所述建立模块包括：第一建立单元，用于建立包含多个质量单元的人体模型，并设置各所述质量单元的质量和惯性矩、各所述质量单元间柔性连接，得到所述人体多刚体模型；第二建立单元，用于建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各所述零件的材料属性、各所述零件间接触和约束，得到所述弹射座椅多刚体模型。
[0015]可选地，多个所述质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，所述第一建立单元包括：第一设置子单元，用于在除所述内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；第二设置子单元，用于在所述内脏与所述盆骨、所述内脏与所述上躯之间分别设置弹簧减震单元；第三设置子单元，用于在所述盆骨与所述弹射座椅的座垫、所述大腿与所述弹射座椅的座垫之间设置多个方向的所述弹簧减震单元；第四设置子单元，用于在所述上躯与所述弹
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议