تحلیل غیر خطی بیودینامیکی سیستم تعلیق خلبان تحت بارهای تحریک سه محوره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 دانشکده مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء (ص)، تهران

3 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، تهران، ایران

چکیده

انرژی ارتعاشی در تماس مستقیم با اعضاء مختلف بدن، در محدوده فرکانسی خاص می­تواند مخاطره آمیز باشد. از طرفی مانورهایی که خلبان در حین پرواز انجام و شتاب­های ناگهانی g که به هواپیما وارد می­شود بر روی سر و گردن، ستون فقرات و دیگر اعضاء بدن اثرات نامطلوبی داشته و باعث اختلال در اعمال فیزیولوژیکی و روانی خلبان می­گردد. در این تحقیق ابتدا با انتخاب یک مدل مناسب از بدن انسان و سپس با استخراج معادلات حرکت، با استفاده از نرم­افزار متلب معادلات جابجایی، سرعت و شتاب برای هر یک از اعضاء بدن به دست آمده است. کار جدید در این تحقیق قرار دادن مدل بر روی صندلی با تشکچه از جنس فوم، تشکچه از جنس مواد ویسکوالاستیک و تشکچه از جنس مواد ویسکوالاستیک با وجود سیستم تعلیق صندلی خلبان که دارای فنر و میراکننده غیر خطی می­باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در شتاب g بالا سیستم تعلیق خلبان دارای بهترین عملکرد در میرا کردن و جذب انرژی سیستم را دارد. برای حرکت­های کوچک که در فرکانس­های پایین در محدوده 0 تا 30 هرتز اتفاق می­افتد سیستم تعلیق صندلی جواب­گو نیست و برای بررسی این حالت باید با استفاده از توابع بیودینامیک و رسم نمودارهای آنها در دو حالت بدن در حالت نشسته و بدن در حالت نشسته بر روی تشکچه از جنس فوم مورد بررسی قرار گرفته شود. در این حالت نتایج نشان می دهد که در نمودار جرم ظاهری استفاده از تشکچه از جنس فوم باعث شیفت پیک این نمودار از فرکانس در محدوده­ی 5 هرتز به فرکانس در محدوده­ی 13 هرتز می­رسد. بنابراین وجود تشکچه برای حفظ سلامتی کاملاً الزامی است.

کلیدواژه‌ها


[1]. Gouw, G., Rakheja, S., Sankar, S., Afework, Y., “Increased Comfort and Safety of Drivers of Off-Highway Vehicles Using Optimal Seat Suspension”, SAE transactions, pp. 541-548, 1990.
[2]. Soliman, A. M., “Adaptive LQR Control Strategy for Suspension System”, SAE Technical Paper, No. 2011-01-0430. 2011.
[3]. Xu, P., Wong, D., LeBlanc, P., Peticca, G., “Road Test Simulation Technology in Light Vehicle Development and Durability Evaluation”, SAE Technical Paper, pp. 868-879, 2005.
[4]. Lewis, C.H., Griffin, M.J., “Evaluating the vibration isolation of soft seat cushions using an active anthropodynamic dummy”, Journal of Sound and Vibration, Volume 253, Issues 1, pp. 295-311. 2002.
[5]. Kordestani, A., Rakheja, S., Pazooki, A., Juras, D., “Analysis of Ride Vibration Environment of Soil Compactors”, SAE International Journal of Commercial Vehicle, Volume 3, Issues 1, pp. 259-272. 2010.
[6]. Pankoke S., Siefert A ., “Latest development in occupant simulation techniques related to seating comfort and human response and human response to vibration: finite element occupant model CASIMIR”, United Kingdom Conference on Human Responses to Vibration: Caterpillar Inc, Leicester, England, 2008.
 [7]. Panjabi, M.M., “Three-dimensional mathematical model of the human spine structure”, Journal of Biomechanics, Volume 6, Issues 6, pp. 671-680,1973.
[8]. Latham, W.C.F.,  “A study in body ballistics: seat ejection”, Proceedings of the Royal Society of London. Series B-Biological Sciences, Volume 147, Issues 926, pp. 121-139,1957.
[9]. Yoshimura, T., Nakai, K., Tamaoki., G., “ Multi-body dynamics modelling of seated human body under exposure to Whole-Body Vibration”, Industrial Health, Volume 43, Issues 3, pp.441-447. 2005.
[10]. Griffin, M.J., “Handbook of Human Vibration”, Academic Press Griffin, MJ  Measurement, evaluation, and assessment of occupational exposures to hand-transmitted vibration. Occupational Environmental Medicine, Volume 51, pp.73-89. 1997.
[11]. Mansfield, N.J., “Human Response to Vibration”, CRC Press, Boca Raton, Fla.,2005.
[12]. Pelmear, P.L., Wasserman, D.E., “Epidemiology of hand–arm vibration syndrome”, Hand–arm vibration: a comprehensive guide for occupational health professionals, pp.103-126. 1998.
[13]. Cherniack, M., ed.:“Office Ergonomics,” State of the Reviews, 14, Hanley and Belfus, Philadelphia, 1999.
[14]. Patten, W.N., Pang, J., “Validation of a nonlinear automotive seat cushion vibration model”, Vehicle System Dynamics, Volume 30, Issues 1, pp.55-68. 1998.
[15]. Boileau, P.E., Rakheja, S., “Whole body vertical biodynamic response characteristics of the seated vehicle driver – Measurement and model development”, International Journal of Industrial Ergonomics, Volume 22, Issues 6, pp. 449-472. 1998.