مطالعه مروري ارتعاشات وارده به انسان نشسته و ارائه يك مدل بيومكانيكي بهينه سرنشين خودرو با استفاده از الگوريتم ژنتيك

A Review Study of Vibration Analysis for a Seated Human and Presenting an Optimal Biomechanical Model for a Vehicle Passenger by Genetic Algorithm

در اين پژوهش مدل­هاي بيومكانيكي بدن انسان در وضعيت نشسته بررسي‌شده‌اند. اين مدل­ها ازلحاظ تعداد درجات آزادي، ميزان پيچيدگي و راستاهاي تحليل ارتعاشات كه شامل جهت ­هاي عمودي، افقي و جانبي مي­باشند، متفاوت هستند. همچنين، مدل­هاي رياضي شامل اجزاء محدود، پارامترمتمركز، چندجسمه و ماتريسي كه در تحقيقات عمده­اي ارائه گرديده ­اند، مرور شده ­اند. مدل­ها ازنظر انطباق با داده ­هاي آزمايشگاهي مقايسه شده­ اند و مدل برتر مشخص گرديده است. به ­علاوه، تاريخچه­­اي از كارهاي آزمايشگاهي كه به ­منظور معتبر سازي اين نوع مدل­ها، حائز اهميت مي­باشند، از سال 2000 تا سال 2015 به­ طور خلاصه جمع‌بندي و ارائه شده ­است. درنهايت نيز يك مدل بيومكانيكي 6 درجه آزادي از بدن انسان در وضعيت نشسته، بدون تكيه­ گاه، پيشنهاد داده‌شده، كه به­ منظور بررسي ارتعاشات سرنشين خودرو در راستاي قائم مورداستفاده قرارگرفته است. پارامترهاي مدل به ­وسيله­ الگوريتم ژنتيك با به حداقل رسيدن خطا محاسبه‌ شده‌اند. براي معتبر سازي مدل از نتايج آزمايشگاهي كه در سال 1998 توسط بويلو و همكاران گزارش شده بود، استفاده گرديده است. نتايج نشان­ داده كه مدل پيشنهادي در مقايسه با مدل­هاي قبلي انطباق بهتري با نتايج آزمايشگاهي داشته است.

In the present study, different biomechanical models in a sitting position have been investigated. The differences of these models are in terms of the number degrees of freedom, the complexity and the direction of the vibration analysis that consist the vertical, horizontal and lateral directions. In addition, mathematical models indurin finite element, lumped-parameter, multi-body and matrix models that are presented in literature, are reviewed. These models have been compared with the experimental data in terms of compliance and the best model is specified. In addition, the history of important laboratory works in from 2000 to 2015, which are vital for validation are collected and presented. In fact, compliance biomechanical models with experimental results, shows the good biomechanical model. Finally, 6-DoF biomechanical model of human body for a sitting posture without backrest is introduced, which is utilized for investigating vibrations in vertical direction. Model parameters using genetic algorithms is obtained by minimizing the errors. This model is validated with the experimental results which presented by Boileau et al.The results demonstrated that the presented model has better compliance with the experimental data in compare with the previous models.