CN115114727A - 椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置 - Google Patents

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CN115114727A CN202210691730.5A CN202210691730A CN115114727A CN 115114727 A CN115114727 A CN 115114727A CN 202210691730 A CN202210691730 A CN 202210691730A CN 115114727 A CN115114727 A CN 115114727A
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文永帅
刘永寿
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Abstract

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。

Description

椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置
技术领域
本发明涉及航空救生领域，尤其涉及一种椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置。
背景技术
航空安全救生技术是保障飞行器和飞行员安全的飞行器设计核心技术，弹射座椅是战斗机飞行员应急离机、安全获救的重要救生装备。椅载设备作为辅助工具，是弹射救生系统的重要组成部分，其在振动环境下能否正常运作是弹射座椅能否顺利完成应急离机救生过程的关键，是弹射救生系统研究的热点和难点。评估椅载设备在振动环境下的动力学行为时，如何得到其准确的振动载荷环境是研究的首要问题。
在现有技术中，例如，一种座椅振动测试方法，其试验装置包括振动激励装置，振动平台等，并通过测得的座椅振动数据与人体主观感受相结合来判定座椅是否满足动态舒适性要求，为座椅的设计优化提供依据。由于个体差异性过大，因此通过个体感受来评判座椅动态舒适性所含主观因素太多，且通过实验的方法对座椅进行动力学研究成本较高，周期较长。又例如，一种基于不同温度下精确控制弹射座椅开伞器延时的方法，可实现55℃～70℃开伞器精确延时输出。因此，可提高弹射座椅在不同温度下的安全救生性能，但要使开伞器在关键时刻正常运作，则其在长时间正常飞行过程中的安全性及可靠性必须得到保障。
因此，在过去对于弹射座椅动力学仿真计算中未考虑人-椅间的耦合对于弹射座椅动力学响应的影响，并且若直接将弹射座椅安装位置载荷谱作为椅载设备安装位置处的载荷谱对部件进行动力学研究，则不能考虑从激励输入点到椅载设备之间的传力路径。在振动环境下由于弹射座椅的椅载设备能否正常运作，关系着整个弹射座椅的可靠性，因此需要一种更符合实际的弹射座椅的椅载设备载荷谱获取方法。
针对上述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问题，尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取方法及装置，以至少解决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。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取方法，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。
可选地，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。
可选地，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。
可选地，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。
可选地，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。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取装置，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。
可选地，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。
可选地，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。
可选地，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。
可选地，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。
在本发明实施例中，采用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，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；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。也就是说，本发明实施例充分考虑振动环境条件，即考虑到人体质量分布以及人体与弹射座椅之间的耦合作用对于座椅响应的影响，利用弹射座椅安装位置处的载荷谱对人椅耦合系统进行动力学仿真分析，计算出椅载设备安装位置处的响应载荷谱，进而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。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例提供的椅载设备响应载荷谱的获取方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的弹射座椅的椅载设备计算流程的示意图；
图3为本发明实施例提供的包含多个质量单元的人体模型的示意图；
图4为本发明实施例提供的椅载设备响应载荷谱的获取装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取方法，图1为本发明实施例提供的椅载设备响应载荷谱的获取方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，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，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；
在具体实施过程中，可以在大地与弹射座椅之间定义衬套单元，大地与小腿之间定义接触，并在座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动。需要说明的是，任意方向的振动激励在真实情况下都会引起整个弹射座椅在各个方向上的响应，故而在机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems，ADAMS)中进行弹射座椅振动仿真时，座椅与大地之间任意自由度都不能被约束，因此在机构与大地之间采用柔性连接是最合适的；座舱的振动载荷可通过小腿传递到人体身上，故应考虑小腿和地面之间的接触关系。
步骤S104，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。
可选地，上述方法还包括：将椅载设备安装位置处的响应载荷谱作为后续研究椅载设备可靠性及寿命的振动环境的数据。
在本发明实施例中，采用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，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；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。也就是说，本发明实施例充分考虑振动环境条件，即考虑到人体质量分布以及人体与弹射座椅之间的耦合作用对于座椅响应的影响，利用弹射座椅安装位置处的载荷谱对人椅耦合系统进行动力学仿真分析，计算出椅载设备安装位置处的响应载荷谱，进而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。
需要说明的是，上述方法的应用场景包括但不限于飞行器。
可选地，上述方法可以应用在飞行器的人-椅耦合系统中，利用该方法可以将弹射座椅安装位置处的载荷谱作为人椅耦合系统的输入载荷谱，对飞行器的人-椅耦合系统进行动力学仿真分析，提取椅载设备安装位置附近不同测点处的响应载荷谱。将获取的响应载荷谱作为椅载设备的振动环境可进一步探究其可靠性及寿命。另外，本发明首先对于弹射座椅整体进行动力学响应分析，从而提取椅载设备安装位置处的响应，将该响应作为后续研究椅载设备可靠性及寿命的载荷。相比于直接采用弹射座椅安装位置处的动力学响应，作为椅载设备动力学研究的载荷，该方法更符合实际。
在一种可选的实施方式中，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，得到人椅耦合系统之前，上述方法还包括：分别建立人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型。
图2为本发明实施例提供的弹射座椅的椅载设备计算流程的示意图，如图2所示，其具体流程为：首先需要建立人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型，然后进行人椅系统的耦合以及人椅耦合系统时域仿真，最后得到椅载设备安装位置处的响应载荷谱。
在一种可选的实施方式中，分别建立人体多刚体模型与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，并设置各质量单元的质量和惯性矩、各质量单元间柔性连接，得到人体多刚体模型；建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各零件的材料属性、各零件间接触和约束，得到弹射座椅多刚体模型。
在具体实施过程中，基于多体动力学理论，把人体简化为多个独立刚体。图3为本发明实施例提供的包含多个质量单元的人体模型的示意图，如图3所示，人体分为6个质量单元，分别代表头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏。在ADAMS中衬套力是一种两构件相互作用的弹簧和阻尼力，通过定义6个笛卡尔坐标的力和力矩分量在两构件间施加柔性力，力是移动位移和速度的线性函数；力矩是转动位移和速度的线性函数。因此衬套适用于模拟质量单元之间由肌肉连接和肌肉对质量单元施加的作用力。人体模型各质量单元物理特性定义为质量、质心和转动惯量。多体动力学模型能准确地预测人体对水平、垂直、俯仰方向上的振动的响应，并且能准确的模拟人体在2维或者3维空间的坐姿。
需要说明的是，将人体分成了6个质量单元，并用衬套连接代表人体各节段之间的肌肉连接；用弹簧减震单元代表人体与座椅之间各接触点的连接。使用该人体模型对弹射座椅进行动力学响应分析，不仅能体现人体质量分布、人体关节间的动力学性能与座椅间的弹性连接；并且相对于有限元人体模型该方法可减少计算量，缩短研究周期。
根据预定规则构建包含多个零件的弹射座椅模型，其中，预定规则包括但不限于传力路径不发生变化，零件连接和实际情况一致，保证主结构的完整性。进而可以赋予弹射座椅的各零部件材料属性，并根据零件的实际自由度与零件间连接情况，在保证传力路径不发生变化的前提下，选择适当的连接方式或接触；在被简化零件的质心位置建立小体积实体代替被简化的零件，并定义零件质量，根据实际连接情况，将建立的小体积实体连接到主结构上；
在一种可选的实施方式中，多个质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，设置各质量单元间柔性连接，包括：在除内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；在内脏与盆骨、内脏与上躯之间分别设置弹簧减震单元；在盆骨与弹射座椅的座垫、大腿与弹射座椅的座垫之间设置多个方向的弹簧减震单元；在上躯与弹射座椅的靠背之间设置垂直于弹射座椅的靠背、平行于弹射座椅的靠背以及侧向于弹射座椅的靠背三个方向的弹簧减震单元。
在具体实施过程中，可以定义人体质量单元的质量和惯性矩；在除内脏外的所有质量单元间定义衬套单元；在内脏与盆骨和内在与上躯之间分别定义弹簧减震单元；在盆骨与座垫、大腿与座垫之间定义X、Y、Z三个方向的弹簧减震单元；在上躯与靠背之间定义垂直于靠背、平行于靠背以及侧向三个方向的弹簧减震单元；上述弹簧减震单元包括但不限于弹簧减震器。
可选地，将弹射座椅的座垫及靠背等效成X、Y、Z水平、侧向和垂直三个方向上的刚度和阻尼，则在ADAMS中便可以在人体与座椅接触位置处采用弹簧减震单元来模拟人和弹射座椅之间的弹性连接。
在本本发明的上述实施方式中，可以通过设置各质量单元间柔性连接得到人体多刚体模型。
在一种可选的实施方式中，载荷谱包括频域激励信号，响应载荷谱包括频域载荷谱，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，包括：基于傅里叶逆变换将频域激励信号转变为第一时域信号；将第一时域信号添加到小腿和弹射座椅的驱动中进行时域分析，得到第二时域信号；基于傅里叶逆变换将第二时域信号转变为频域载荷谱，并将频域载荷谱作为响应载荷谱。
在具体实施过程中，利用样条插值函数将时域信号添加到小腿和座椅的驱动中，在ADAMS中进行时域分析，最终提取弹射座椅的椅载设备的响应载荷谱；需要说明的是，若初始激励信号为频域信号(对应上述频域激励信号)可先将信号利用傅里叶逆变换转变为第一时域信号；若最终需得到频域信号可将获得的第二时域信号利用傅里叶变换转变为频域信号。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种椅载设备响应载荷谱的获取装置，图4为本发明实施例提供的椅载设备响应载荷谱的获取装置的示意图，如图4所示，该椅载设备响应载荷谱的获取装置包括：第一处理模块42和第二处理模块44。下面对该椅载设备响应载荷谱的获取装置进行详细说明。
第一处理模块42，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，得到人椅耦合系统，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在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44，连接上述第一处理模块42，用于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。
在本发明实施例中，该椅载设备响应载荷谱的获取装置采用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，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；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。也就是说，本发明实施例充分考虑振动环境条件，即考虑到人体质量分布以及人体与弹射座椅之间的耦合作用对于座椅响应的影响，利用弹射座椅安装位置处的载荷谱对人椅耦合系统进行动力学仿真分析，计算出椅载设备安装位置处的响应载荷谱，进而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。
此处需要说明的是，上述第一处理模块42和第二处理模块44对应于方法实施例中的步骤S102至S104，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述方法实施例所公开的内容。
可选地，上述装置还包括：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，得到人椅耦合系统之前，分别建立人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型。
可选地，上述建立模块包括：第一建立单元，用于建立包含多个质量单元的人体模型，并设置各质量单元的质量和惯性矩、各质量单元间柔性连接，得到人体多刚体模型；第二建立单元，用于建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各零件的材料属性、各零件间接触和约束，得到弹射座椅多刚体模型。
可选地，多个质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，上述第一建立单元包括：第一设置子单元，用于在除内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；第二设置子单元，用于在内脏与盆骨、内脏与上躯之间分别设置弹簧减震单元；第三设置子单元，用于在盆骨与弹射座椅的座垫、大腿与弹射座椅的座垫之间设置多个方向的弹簧减震单元；第四设置子单元，用于在上躯与弹射座椅的靠背之间设置垂直于弹射座椅的靠背、平行于弹射座椅的靠背以及侧向于弹射座椅的靠背三个方向的弹簧减震单元。
可选地，上述载荷谱包括频域激励信号，响应载荷谱包括频域载荷谱，第二处理模块44包括：第一处理子单元，用于基于傅里叶逆变换将频域激励信号转变为第一时域信号；第二处理子单元，用于将第一时域信号添加到小腿和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，用于基于傅里叶逆变换将第二时域信号转变为频域载荷谱，并将频域载荷谱作为响应载荷谱。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项的椅载设备响应载荷谱的获取方法。
可选地，在本实施例中，上述计算机可读存储介质可以位于计算机网络中计算机终端群中的任意一个计算机终端中，和/或位于移动终端群中的任意一个移动终端中，上述计算机可读存储介质包括存储的程序。在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行以下功能：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，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；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。
可选地，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，得到人椅耦合系统之前，上述方法还包括：分别建立人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型。
可选地，分别建立人体多刚体模型与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，并设置各质量单元的质量和惯性矩、各质量单元间柔性连接，得到人体多刚体模型；建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各零件的材料属性、各零件间接触和约束，得到弹射座椅多刚体模型。
可选地，多个质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，设置各质量单元间柔性连接，包括：在除内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；在内脏与盆骨、内脏与上躯之间分别设置弹簧减震单元；在盆骨与弹射座椅的座垫、大腿与弹射座椅的座垫之间设置多个方向的弹簧减震单元；在上躯与弹射座椅的靠背之间设置垂直于弹射座椅的靠背、平行于弹射座椅的靠背以及侧向于弹射座椅的靠背三个方向的弹簧减震单元。
可选地，载荷谱包括频域激励信号，响应载荷谱包括频域载荷谱，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，包括：基于傅里叶逆变换将频域激励信号转变为第一时域信号；将第一时域信号添加到小腿和弹射座椅的驱动中进行时域分析，得到第二时域信号；基于傅里叶逆变换将第二时域信号转变为频域载荷谱，并将频域载荷谱作为响应载荷谱。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述中任意一项的椅载设备响应载荷谱的获取方法。
可选地，本发明实施例提供了一种设备，该设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：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，其中，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、弹射座椅与大地弹性连接以及小腿与大地接触，并在弹射座椅与座舱接触位置以及小腿重心建立驱动；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。
可选地，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，得到人椅耦合系统之前，上述方法还包括：分别建立人体多刚体模型与弹射座椅多刚体模型。
可选地，分别建立人体多刚体模型与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，并设置各质量单元的质量和惯性矩、各质量单元间柔性连接，得到人体多刚体模型；建立包含多个零件的弹射座椅模型，并设置各零件的材料属性、各零件间接触和约束，得到弹射座椅多刚体模型。
可选地，多个质量单元包括头部、上躯、盆骨、大腿、小腿及内脏，设置各质量单元间柔性连接，包括：在除内脏外的其他质量单元间设置衬套单元；在内脏与盆骨、内脏与上躯之间分别设置弹簧减震单元；在盆骨与弹射座椅的座垫、大腿与弹射座椅的座垫之间设置多个方向的弹簧减震单元；在上躯与弹射座椅的靠背之间设置垂直于弹射座椅的靠背、平行于弹射座椅的靠背以及侧向于弹射座椅的靠背三个方向的弹簧减震单元。
可选地，上述载荷谱包括频域激励信号，响应载荷谱包括频域载荷谱，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，包括：基于傅里叶逆变换将频域激励信号转变为第一时域信号；将第一时域信号添加到小腿和弹射座椅的驱动中进行时域分析，得到第二时域信号；基于傅里叶逆变换将第二时域信号转变为频域载荷谱，并将频域载荷谱作为响应载荷谱。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

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。
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