آموزش کامسول و مدل سازی کامسول  و شبیه سازی و بهینه سازی مدل های بیومکانیک و مکانیک مدل بیومکانیکی پاسخ بدن انسان به ارتعاشات

ارتعاشات بسته به بزرگی و فرکانس آنها می تواند منبع ناراحتی و حتی درد برای بدن انسان باشد. تأثیر این ارتعاشات مطمئناً احساس می شود، اما آیا تجسم اینکه چگونه قسمت های مختلف بدن انسان وقتی در چنین محیطی قرار می گیرند چگونه واکنش نشان می دهند جالب نیست؟ ما به شما یک مدل چند بدنه را معرفی می کنیم که به شما امکان می دهد پاسخ دینامیکی بدن به ارتعاشات را تجزیه و تحلیل کنید.

آموزش کامسول  comsol دیدگاه اول

چه در مسافت دوری بین محل کار و خانه سفر کنیم و چه در یک موج مداوم ترافیک، بسیاری از ما هر روز زمان زیادی را در جاده می گذرانیم. در روزهایی که شب‌های شما آزاد است، ممکن است به عنوان زمانی برای استراحت و گوش دادن به یک سی‌دی یا ایستگاه رادیویی مورد علاقه در نظر گرفته شود. با این حال، در روزهایی که برنامه‌تان کمی شلوغ‌تر است، رفت‌وآمد طولانی می‌تواند منبعی برای ناامیدی باشد زیرا برای رسیدن به موقع به مقصد مسابقه می‌دهید. بدون توجه به موقعیت، عنصری که برای لذت بردن از رانندگی با ماشین خود به آن تکیه می کنید، راحتی در وسیله نقلیه شما است.

زمانی که در جاده هستید، ممکن است متوجه احساس ارتعاشاتی شده باشید که گاهی اوقات می تواند از صندلی شما ایجاد شود. ریشه این ارتعاشات را می توان در تعدادی از منابع جستجو کرد، از جمله شرایط جاده، سرعت، ارتعاشات موتور و طراحی صندلی های خودرو. در حالی که نه تنها منبع ناراحتی است، اما قرار گرفتن طولانی مدت در معرض چنین نوساناتی می تواند برای سلامت فرد خطرناک باشد و به طور بالقوه منجر به خستگی یا درد شود. با افزایش نگرانی در پشت تاثیر این ارتعاشات، برخی از وسایل نقلیه برای به حداقل رساندن این اثر، شروع به اجرای جداکننده‌های لرزش در طراحی صندلی‌های خود کرده‌اند.(مدل سازی کامسول)

با استفاده از این مدل بیومکانیکی که با استفاده از ماژول Multibody Dynamics ساخته شده است، می‌توانیم واکنش بدن انسان به چنین ارتعاشاتی را شبیه‌سازی کنیم و در نتیجه به بهینه‌سازی طراحی جداکننده‌های لرزش و همچنین تجزیه و تحلیل کیفیت سواری در وسایل نقلیه کمک کنیم.

ایجاد اتصالات در مدل بیومکانیکی

مدل بیومکانیکی بدن انسان در حالت نشسته این تحلیل را ممکن می سازد. یک عنصر مهم در طراحی این مدل پرداختن به پیچیدگی بدن انسان و نحوه اتصال اعضای مختلف بدن است. در این مثال، ما بر ضربه ارتعاشی در شش ناحیه مختلف بدن تمرکز می کنیم: سر، تنه، احشاء، لگن، ران ها و پاها. هر عنصر به عنوان یک توده در نظر گرفته می شود و به عنوان یک جسم صلب تعریف می شود.

برای تقریبی اتصالات بین قسمت‌های مختلف بدن، دمپرها و فنرهای چرخشی و انتقالی را روی حرکت نسبی بین دو قسمت متصل بدن اعمال می‌کنیم – اتصالی که با نسخه الاستیک یک مفصل ثابت مدل‌سازی شده است. این سفتی انتقالی و چرخشی و مقادیر میرایی بین قسمت‌های بدنه متصل را فراهم می‌کند.

یک مفصل ثابت برای مدل‌سازی اتصالات بین اعضای بدن که مستقیماً با صندلی (پاها، ران‌ها و لگن) و خود صندلی که منبع لرزش است، استفاده می‌شود. برای مدل‌سازی اثر بالشتکی صندلی، الاستیسیته روی مفاصل در صورت نیاز لحاظ می‌شود.

توجه داشته باشید که به جای مدل سازی خود صندلی، از یک گره حرکتی پایه استفاده می شود که در آن تحریک ورودی 1 متر بر ثانیه در جهت عمودی در سه مکان مختلف است.

مدل سازی کامسول

ارزیابی تاثیر ارتعاشات بر بدن انسان

ما با یک تجزیه و تحلیل فرکانس ویژه طراحی شده برای تعیین فرکانس های طبیعی ارتعاش میرا شده و بدون میرا شروع می کنیم.

شکل زیر یک حالت ویژه چرخشی را در مدل بدون میرا نشان می دهد. حرکت چرخشی قابل توجهی در سر و تنه مشاهده می شود. در مقایسه، حرکت کمی در قسمت های دیگر مدل مشاهده می شود.

سپس تجزیه و تحلیل خود را به حالت ویژه ترجمه ای مدل میرا منتقل می کنیم. در اولین حالت ویژه ترجمه اصلی، نتایج نشان‌دهنده حرکت رو به پایین در سر، لگن و احشاء است، بدون اینکه حرکت قابل توجهی در سایر قسمت‌های بدن مشاهده شود. این در شکل زیر نشان داده شده است.

تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانس

سپس این مثال تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانسی را در اطراف فرکانس های طبیعی برای تجزیه و تحلیل سه عنصر مختلف ارائه می دهد: قابلیت انتقال عمودی، قابلیت انتقال چرخشی و جرم ظاهری.

بیایید ابتدا توجه خود را بر قابلیت انتقال عمودی متمرکز کنیم. قابلیت انتقال عمودی به نسبت بین شتاب عمودی سر و شتاب ورودی صندلی اشاره دارد. در مقایسه با فرکانس تحریک، نتایج نشان می دهد که رزونانس اولیه در محدوده 4-6 هرتز و رزونانس ثانویه در محدوده 8-10 هرتز قابل مشاهده است.

قابلیت انتقال چرخشی نسبت بین شتاب زاویه ای سر و شتاب ورودی صندلی است. با توجه به این شکل از قابلیت انتقال، اجتناب از مقادیر بالا مهم است زیرا این امر می‌تواند ناراحتی را افزایش داده و بر بینایی فرد نیز تأثیر بگذارد. نمودار زیر تغییرات آن را با فرکانس تحریک نشان می دهد.

در نهایت، جرم ظاهری به نسبت نیروی صندلی به شتاب ورودی صندلی اشاره دارد. این عنصر به جای نشان دادن ویژگی های نقطه پایانی مدل، ویژگی های نقطه محرک را منتقل می کند.