新型仿真假人

1、新型仿真假人 新型仿真假人 【摘 要】 仿真假人是汽车碰撞试验和航空救生防护装备试验时不可缺少的设备，其在航空领域和汽车碰撞试验中都发挥着巨大的作用，但目前在试验中使用的假人仿真度较低，已经大大限制了技术开展，急需一种全新的仿真假人。作者经过对生物力学和材料学等多个学科的研究，研制了全新的仿真假人，其仿真程度高，完全可以满足航空救生装备试验和汽车碰撞试验要求，其的研制大大的提高了其它相关领域的试验水平。 【关键词】 仿真假人 防护救生 碰撞试验 1 引言 在进行汽车碰撞试验和航空救生防护装备试验时，必须对冲击环境作用于人体的各种参数进行测量和研究，而这种试验环境往往是高危环境，不可能也不允许使

2、用真人进行试验，而借助于仿真假人就可以代替真人在高危环境下承当试验任务，所以其在汽车碰撞试验和防护救生装备的研究中发挥重大作用，但由于假人的研制涉及多个相关学科，而且非常复杂，导致其开展较慢，目前使用的假人多为上世纪60年代水平，其皮肤和肌肉为普通橡胶，质地较硬，骨架和关节用钢件加工而成，除外形符合国军标外，它们的物理特性与真人都相差较远，不能反响冲击环境对人体的作用，已经大大限制对救生防护装备的研究和试验。根据现代汽车碰撞试验和航空救生试验的需要，我们研制了新型的仿真假人，其在第一代假人的根底上进行重大改良设计而成，采用了拟人的颈椎、皮肤和关节，仿真程度高，完全可以满足航空救生装备试验和汽车

3、碰撞试验要求，其的研制也提高了其它相关领域的试验水平。 2 仿真假人介绍 根据试验要求，该假人的主要特点为： 它是按照中国人体外形及生物特性设计而成的标准全身仿真假人； 它的骨架、皮肤、肌肉和关节均按人体仿生学设计，仿真度较高； 它内部设有仪器箱，骨架和皮肤外表可布设传感器，可以满足试验测试的需求。 根据假人的结构特点，将假人分为外形、骨架、皮肤与肌肉和关节几局部。 2.1 外形 假人外形按中国近年来人体参数设计，身高1700mm，体重68.4Kg。按人体结构将假人分为15段刚体分别设计质量、质心和转动惯量。皮肤、肌肉和骨架系统采用动态冲击波普分析法单独设计，皮肤和肌肉采用拉链缝合在骨架上。关

4、节采用仿生铰链关节和球头关节，具有阻尼、限位和锁紧功能，躯干局部安装测试仪器箱体和配重箱体，仪器箱用来安装和存放传感器和采集器，配重箱用来安放配重铅块。 2.2 骨架 骨架作为承力部件和测试传感器的载体，其可以承受试验期间的过载和拉伸等，按人体组成，骨架主要分为头部、颈部、躯干、左侧大臂、左侧小臂、左侧大腿、左侧小腿、右侧大臂、右侧小臂、右侧大腿、右侧小腿。 头部为空心的铝合金铸件，颈部为铝合金及橡胶组合的颈部关节，胸部为不锈钢仪器箱，腹部为铸铁配重箱，上肢为不锈钢，下肢为铸铁，各局部之间采用关节连接。 2.3 仿真皮肤和肌肉 仿真皮肤和肌肉在保证与人体相似力学特性的条件下还要具有一定的抗压和

5、撕裂强度，能够重显相似的受力状态和能量传递过程。经过研究人体皮肤特性，皮肤材料为硅氧烷，肌肉脂肪为异氢酸脂。 根据骨架系统结果，皮肤也分为头部、躯干、左侧大臂、左侧小臂、左手、左侧大腿、左侧小腿、左脚、右侧大臂、右侧小臂、右手、右侧大腿、右侧小腿、右脚14局部。 2.4 仿真关节 为了获得与人体相似的活动范围、相似的约束阻力条件，保证人体15个局部的支撑骨架到达整体的支撑与连接，并与皮肤配套到达相应的质心、转动半径和转动惯量，将关节分为肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节和踝关节。 肩关节采用铝合金-不绣钢球窝车轴仿生关节；肘关节采用不绣钢车轴铰链仿生关节；手部采用不绣钢车轴铰链式仿生关节。

6、髋关节采用不绣钢球窝车轴仿生关节；膝关节采用不绣钢车轴铰链式仿生关节；踝关节采用采用不绣钢车轴球头仿生关节；腰椎采用圆柱状弹性体加不锈钢缆紧固件。 3 试验 试验主要是根据设计要求，对假人的主要组成局部和整体结构进行检查，主要包括以下内容： 假人皮肤总成的完整性检查； 仿生骨架、活动关节的活动性检查、锁紧性能检查； 关节动态、静态干扰检查； 各环段惯性量检查； 假人总体抗冲击、震动检查。 3.1 振动试验 振动试验主要在振动台上进行，试验时将假人以坐姿捆绑在座椅上，试验频率4100Hz，峰值14.7mm，过载613，试验后皮肤、骨架等完好无损。 3.2 投放试验 试验前先将假人锁定在模拟人体从高处坠地姿态，再将假人吊起，分别在离地1米和2米进行自由落体，落在水泥地面上，假人完好无损。 4 结语 综上所述，该型假人的各项指标均满足使用要求，仿真程度大大提高，根本上满足了汽车碰撞试验和航空救生防护装备试验的需求，可以代替真人在高危环境进行一定的试验，为进行相关试验提供了有效的工具，其的研制