【国家标准(GB)】 振动与冲击 人体的机械驱动点阻抗

GB/T16440—1996
本标准非等效采用国际标准ISO5982：1981《振动与冲击——人体的机械驱动点阻抗》。本标准规定了坐姿、立姿和卧姿人体的机械驱动点阻抗。当考虑机械振动与冲击对人体的作用时、必须了解人体的力学特性。人体机械驱动点阻抗是描述人体生物动力学响应的重要参数，是评价人体动力学特性的一种有效方法。通过它可以了解机械力对人体的输入规律。由于中国人与外国人在人体结构特性方面的不同，产生人体生物动力学响应方面的差异，因此，不能等同或等效采用国际标准。本标准的编制原则是：（1)适合国情原则：在主要技术内容上以中国人的人体实验研究结果为依据。（2)国际性原则：在标准框架、编写方法和某些技术内容上尽可能与国际接轨，并结合我国的具体实际，“非等效采用”国际标准。
在应用本标准时，必须注意其使用限制条件和可能改变人体驱动点阻抗的影响因素。本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：航天医学工程研究所。本标准主要起草人：刘建忠。
1范围
中华人民共和国国家标准
振动与冲击
人体的机械驱动点阻抗
Vibration and shock --Mechanical driving pointimpedance of the human body
GB/T 16440
neq 1so 5982: 1981
本标准规定了轴向振动作用下坐姿，立姿人体的机械驱动点阻抗和轴向振动作用下卧姿人体的机械驱动点阻抗。
本标准适用于-0.5～~31.5Hz频率范围内上述轴向振动作用下，坐姿、立姿和卧姿人体的机械驱动点阻抗，可作为设计人-机系统与装置及评价其机械性能和采取振动控制措施的依据。2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T2298-91机械振动与冲击术语GB/T13441-92人体全身振动环境的测量规范GB/T15619-1995人体机械振动与冲击术语3定义
本标准采用下列定义。
3.1机械驱动点阻抗mechanical driving point impedance线性系统中向-点的激励力与速度的复数比。可表达为：Z(f) = F(f)/V()
式中：z(f)—--机械驱动点阻抗,N·s·m1;F()——激励力，N；
Vf)-速度,m* s-;
f—频率,Hz。
对于简谐振动，阻抗的模是力和速度的幅值比，其相角是力和速度之间的相角差。对于非简谐振动，阻抗吓从力谱和速度谱计算得出。3.2线性系统linear system
响应与激励人小成正比并且满足登加原理的系统（见GB/T2298一91中2.20）。3.3刚度 stiffness
作用在弹性元件1的力（或力矩）的增量与相应的位移（或角位移）的增量之比（见GB/T2298912.30)。
国家技术监督局1996-06-17批准1996-12-01实施
GB/T16440—1996
3.4粘性阻尼系数viscousdampingcoefficient线性粘性阻尼力与速度的比值（见GB/T2298·91中3.102）。3.5全身振动whole-body vibration传递给整个身体的机械振动，通常是通过身体与支撑面（该面受振动）相接触的区域（例如臀部、双脚的底部和卧姿的背部等）传递的（见GB/T15619一1995中4.5）4影响因素
影响人体机械驱动点阻抗的主要因素有：a）振动作用方向（见GB/T13441—92中4.2）、人体姿势和肌肉紧张度：h）振动激励与人体之间的机械耦合程度；c）人体束缚系统的特性。
5使用限制条件
5.1频率范围
人体机械驱动点阻抗的适用频率范围是0.5～31.5Hz。5.2线性度
人体承受全身振动时，一般表现为非线性特征。在常重力条件下，若测定人体机械驱动点阻抗时应用的振动加速度不大于4m·s-2（rms），则可忽略非线性特征，近似地视人体为线性系统。5.3身体姿势
阻抗与身体姿势及肌肉紧张度密切相关。它受人体活动的影响。当身体挺直或肌肉紧张时，由于人体刚度的增加使阻抗值增大和共振频率增加。反之，阻抗值和共振频率随着体姿的弯曲或肌肉的放松而减小。本标准的适用姿势是：坐姿为自然端坐，立姿为自然直立。卧姿为白自然平卧。5.4座椅和安全带
人体的外部接触界面，诸如服装、座椅（包括背靠、臂靠、脚蹈和座垫）和安全带均会影响人体机械驱动点阻抗。本标准的条件为无背靠、无臂靠、无脚瞪、无座垫和无安全带。6人体机械驱动点阻抗的频率特性坐姿或立姿人体机械驱动点阻抗具有如下一般特性：小于约2.0Hz，人体可视为刚体，其阻抗值随频率呈线性增加；2.0～8.0Hz频率范围，驱动点阻抗在5.0Hz附近升至峰值，这是人体的主要阻抗区，它与人体躯干对轴向激励响应的主共振现象有关，身体的响应是相同实验条件下刚体（非性体）响应值的1.5~2.0倍；大于峰值频率，阻抗值减小，人体响应特性如弹簧（坐姿）或弹簧-阻尼组合（立姿）特性；大于8.0Hz，坐姿人体的驱动点阻抗，在8.0~12.0Hz之间出现第二峰，在25.0Hz附近出现第三峰；而立姿人体的驱动点阻抗在18.0～30.0Hz之间出现明显的第二峰，局部阻抗最人；人于第二或第三峰值频率，人体响应特性如弹簧(立姿)或弹簧-阻尼组合(坐姿)特性。卧姿人体机械驱动点阻抗的-一般特性与立姿人体的特性相似，而其第一一峰值频率出现在8.0Hz附近，这是卧姿人体的主要阻抗区，它与人体对轴向激励响应的主共振现象有关。坐姿、立姿和卧姿人体在0.5～31.5Hz范围内的机械驱动点阻抗分别见图1、图2和图3681
（。)/
GB/T16440---1996
频率/H2
频率/Hz
图1坐姿人体的机械驱动点阻抗
（根据60名受试者实测阻抗特性平均曲线拟合而成）10
GB/T16440
频率/Hz
50.63081.01-251.202. 3.154.5.010
频率/H2
图2立姿人体的机械驱动点阻抗
（根据50名受试者实测阻抗特性平均曲线拟合而成）4
（。）/
164401996
频率/Hz
频率/Hz
图3卧姿人体的机械驱动点阻抗
（根据30名受试者实测阻抗特性平均曲线拟合而成）7三种体姿下的人体模型
人体可视为由质量、弹性和阻尼元件构成的弹性系统。坐姿人体的模型及参数见图4和表1。立姿人体的模型及参数见图5和表2。卧姿人体的模型及参数见图6和表3。687
参数脚标号
GB/T 16440--1996
图4坐姿人体的模型
表1坐姿人体的模型参数
k:/(N·m-1)
图5立姿人体的模型
阻尼系数
参数脚标号
参数脚标号
GB/T 16440---1996
立姿人体的模型参数
ki/(N·m t)
图6卧姿人体的模型
表3卧姿人体的模型参数
k/(N·m \)
11.1×104
阻尼系数
.(N-s·m\)免费标准bzxz.net
阳尼系数
(/(N-$*m )
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