基于复合铰链约束的坐姿人体多体动力学模型

来源：振动与冲击杂志2025年第19期北京时间：

作者：张志刚，姚周，赵登峰，付志军fuzhijun008

单位：郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室，郑州450002

摘要：为精确模拟人体振动响应，提出了一种基于复合铰链约束的坐姿人体多体动力学模型。将人体划分为头颈部、上躯干、中躯干、下躯干和大腿臀部五个主要部分，并通过滑移-转动复合铰链连接各部位。基于运动学递推关系和虚功率原理，建立了坐姿人体多体动力学控制方程。通过对系统非线性动力学方程进行线性化处理，推导了坐姿人体多体动力学模型的视在质量和座椅-头部传递率等关键参数。采用归一化视在质量和座椅-头部传递率的平方加权作为目标函数，利用公开的坐姿人体振动试验数据对模型中的弹簧和阻尼进行了参数辨识。基于所建立的多体动力学模型，分析了坐姿人体振动特性。仿真结果表明，本文模型计算得到的人体振动响应曲线与试验数据具有良好的一致性，所得振动模态能更准确地反映人体实际运动特征。<br>

关键词：坐姿人体；多体动力学模型；复合铰链；参数辨识；模态分析