高G冲击载荷下驾驶员颈部防护设计

来源：上海理工大学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：张梓薇，李炳初，许俊豪，杨丽红，甘屹

单位：上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093,上海理工大学 机械工程学院，上海 200093

摘要：针对高G载荷下反复冲击的驾驶员颈部慢性损伤问题，提出一种基于头颈?防护装置耦合模型的拉索式防护装备的设计方法。防护装置穿戴于驾驶员头肩之间，其防护效能受人机动态交互过程影响，设计时需考虑人机耦合效应。基于拉格朗日动力学，建立头颈部与装置在外界冲击下协同响应的耦合动力学模型，分析装置关键尺寸对颈部动力学响应的影响。为实现防护装备的优化设计，使用颈部损伤评价标准（NIC），对防护装备在头、肩不同安装位置的防护效果进行了评估。最后，搭建人体头颈实验平台，对优化设计结果进行验证。结果表明：耦合模型可用于装备设计，且优化后的设计可有效降低颈部损伤风险。该设计方案构建了涵盖人机动态交互过程的防护装备设计框架，为同类防护装备设计提供新思路。

关键词：颈部防护装置;耦合动力学;优化设计;头颈实验;粒子群算法

基金资助：国家自然科学基金资助项目(52205063，52175055)