基于飛機攔阻降落的人體沖擊動力學(xué)響應(yīng)分析與研究.pdf

1、在第二次世界大戰(zhàn)諸多重要海上戰(zhàn)役中航母展現(xiàn)出了強大的作戰(zhàn)威力，因此取得了“海戰(zhàn)主力”的寶座。二戰(zhàn)后的局部戰(zhàn)爭中航母也起著舉足輕重的作用。航母之所以成為海戰(zhàn)主力，關(guān)鍵在于其特有的武器裝備——艦載機。艦載機著艦需要攔阻裝置使其能夠在最短的時間內(nèi)降落停止，因此著艦過程被認(rèn)為是極其危險的環(huán)節(jié)。艦載機在阻攔著艦的瞬間其尾鉤通過攔阻索障礙，產(chǎn)生強大的沖擊力使得飛行員受到非線性變化的加速度載荷。從而對飛行員造成嚴(yán)重的身體損傷，尤其是軀干和頭頸部等。據(jù)

2、統(tǒng)計約有70％的艦載機飛行員有頭頸部損傷，并因此而導(dǎo)致平均3個飛行日的停飛，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失且影響正常飛行訓(xùn)練。
　　隨著計算機的廣泛應(yīng)用，生物力學(xué)研究過程中最常用便捷的方法為有限元模型仿真法。針對飛機攔阻降落中飛行員易于受傷的現(xiàn)狀，本論文以飛行員為研究對象。選定身高為175cm，體重為65kg的男性志愿者為建模素材，通過對其進(jìn)行螺旋CT掃描生成后續(xù)建立有限元模型的圖像數(shù)據(jù)。應(yīng)用Mimics進(jìn)行圖像可視化、Geomagic軟件進(jìn)

3、行模型優(yōu)化及曲面片劃分、TrueGrid進(jìn)行網(wǎng)格劃分得到有限元模型。模型建立了人體上身組織及簡易座椅，人體組織包括了顱骨、大腦組織、頸椎、鎖骨、肩胛骨、胸椎、肋骨、肋軟骨、椎間盤、胸骨及重要肌肉及其韌帶。整體模型共有161669個節(jié)點、113930個單元，主要采用六面體單元和索單元進(jìn)行描述。應(yīng)用日本機動年研究所(JARI)的志愿者后碰撞試驗數(shù)據(jù)在LS-DYNA中進(jìn)行沖擊動力學(xué)仿真，得出的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果基本相符，從而驗證了有限元模型的