北京理工大学李营获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118969299B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410977920.2,技术领域涉及:G16H50/50;该发明授权一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法是由李营;陈子豪;吴超;蒋永博设计研发完成,并于2024-07-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法在说明书摘要公布了:本发明涉及振动冲击下人体器官响应程度评估技术领域,具体公开了一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法,包括以下步骤:首先获取躺姿真人在振动冲击下典型器官的动态响应数据;而后建立躺姿人体‑结构一体化多刚体理论模型,优化模型参数;确定躺姿人体在振动冲击下的受力损伤阈值;再结合躺姿真人冲击实验数据对躺姿人体‑结构一体化多刚体理论模型进行验证;计算出躺姿人体各部位的加速度响应数据,与上述给出的人体不同器官的受力损伤阈值相对比,进而快速评估躺姿人体响应程度。本发明采用上述的一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法,为躺姿人体伤情快速评估及抗冲击防护设计提供核心技术支撑。
本发明授权一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法在权利要求书中公布了:1.一种躺姿人体典型器官振动冲击致伤的快速评估方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、获取躺姿真人在振动冲击下躺姿人体典型器官的动态响应数据,用于后续躺姿人体-结构一体化多刚体理论模型的优化与验证; S2、建立躺姿人体-结构一体化多刚体理论模型,将躺姿人体等效为一个具有多自由度的质量、弹簧、阻尼机械系统; S3、优化多刚体理论模型参数; S4、确定躺姿人体在振动冲击下的受力损伤阈值; S5、结合躺姿真人冲击实验数据对躺姿人体-结构一体化多刚体理论模型进行验证; S6、利用躺姿人体-结构一体化多刚体理论模型计算出躺姿人体各部位的加速度响应数据,再与上述步骤S4中给出的人体不同器官的受力损伤阈值相对比,进而快速评估躺姿人体响应程度; 步骤S2中,构建十六自由度的躺姿人体与甲板耦合的一体化多刚体理论模型,其中躺姿人体多刚体理论模型采用十五自由度的线性多刚体理论模型描述,建模部件从左到右依次为头部、胸部、盆骨、大腿、小腿,每个身体段有三个运动方向分别是平面中的一个水平运动x轴和一个垂向运动z轴,以及另外一个绕垂直于平面y轴的旋转运动,则一体化多刚体理论模型各个部位的重心位置表示为: ; 其中是重心在x轴方向的坐标,是重心在z轴方向的坐标; 两个主体区段之间的连接接头的位置表示为: ; 其中是连接接头在x轴方向的坐标,是连接接头在z轴方向的坐标; 关节的位置与每个身体节段的重心之间的关系表示为: ; 其中是从重心到两个身体段之间的连接关节的向量,并且旋转矩阵被给出为: ; 每个身体节段与刚性支撑的接触点表示为: ; 其中是接触点在x轴方向的坐标,是接触点在z轴方向的坐标,接触点的位置与每个身体节段的重心之间的关系表示为: ; 其中是从重心到身体与刚性支撑的接触点的向量; 所述躺姿人体多刚体理论模型,存在十五个耦合的非齐次微分方程,并且以矩阵形式表示为: ; 其中M、K和C分别为质量矩阵、弹簧刚度矩阵和阻尼系数矩阵;、和分别是加速度、速度和位移向量,和是用于支撑运动的系数向量;和是由于支承的外部激励引起的速度和位移; 仅考虑甲板垂直方向的运动,将躺姿人体集中质量参数模型与甲板耦合得到躺姿人体-结构一体化多刚体理论模型,该躺姿人体-结构一体化多刚体理论模型由十五个耦合的齐次微分方程和一个非齐次微分方程组成,并结合Taylor流固耦合将水下爆炸压力载荷施加于耦合模型结构部分: ; ; 其中为考虑水下爆炸空穴效应,最终作用在甲板结构的总压力载荷,为湿表面积。
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