(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) 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 CN 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； 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； 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权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115114727 A 2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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115114727 A 3