【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空客舱，尤其是涉及头部碰撞模拟设备和模拟方法。
技术介绍
1、乘员头部损伤作为航空座椅取证关键指标。通过全尺寸滑台试验来表明乘员头部伤害的符合性，但这种试验具有成本高、可重复性低等缺点。
2、目前，通过传统的头部伤害模拟装置来验证目标物对乘员头部造成的损伤。头部伤害模拟装置的驱动方式多为液压驱动。液压作动装置存在设计复杂、安装和维护成本高等问题。尽管液压作动装置能够提供高载荷的输出，但其响应速度低于电动或气动系统。这是因为液体的压缩性和流动性导致系统的响应时间有所延迟，会造成试验中的误差较大。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供头部碰撞模拟设备和模拟方法，电磁作动系统可以为头部碰撞模拟设备提供更精确的载荷输入，同时利用载荷波弥散效应，巧妙设计锥型感应线圈，解决了传递电磁推理装置作用时间短和作用距离小的局限性，从而满足头部碰撞模拟设备的动力输入要求。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了头部碰撞模拟设备，所述设备包括机械系统和电磁作动系统，所述机械系统包括推杆，所述电磁作动系统包括充电电路和放电电路，所述放电电路包括电容器组、主动线圈和锥型的感应线圈，其中，所述电容器组包括多个电容器，所述推杆与所述感应线圈面面接触；
3、所述充电电路，用于将工业交流电转换成预设的高压直流电；
4、所述电容器组，用于将所述充电电路的输入电压作为储存电能；
5、所述主动线圈，用于当所述电容器组放电产生脉冲电流时
6、所述感应线圈，用于在所述涡旋电流使所述底端的材料质点受到洛伦兹力作用的情况下，生成所述材料质点的初始扰动；所述初始扰动以载荷波的形式传播后传入所述推杆，以驱动所述机械系统。
7、进一步的，所述充电电路包括变压器、稳压器和放电开关；
8、所述变压器，用于将所述工业交流电转换成所述预设的高压直流电；
9、所述稳压器，用于当输入电压发生变化或波动时，使输出电压在预设电压阈值范围内。
10、进一步的，所述放电电路包括半导体晶闸管；
11、所述半导体晶闸管，用于将所述充电电路输入的反向电流截断。
12、进一步的，所述机械系统还包括：头部托盘、头部支撑架、延伸段、头部总成、颈部总成、摇臂和摇臂轴。
13、第二方面，本专利技术实施例提供了头部碰撞模拟设备的模拟方法，应用于如上所述的头部碰撞模拟设备，所述设备包括机械系统和电磁作动系统，所述方法包括：
14、设置支撑臂延伸段与头部支撑架、所述头部支撑架与摇臂间接触，建立所述头部碰撞模拟设备的虚拟样机，并在所述虚拟样机的相同位置建立实心球体作为假人头部；
15、将所述机械系统的三维实体模型导入所述虚拟样机的仿真分析软件中，并获取用户在所述虚拟样机的仿真分析软件中输入的各个构件的材料参数、各个所述构件之间的运动副和驱动作用力；
16、对所述机械系统的运动状态进行模拟，得到模拟结果；
17、在所述电磁作动系统的模拟中，建立结构场模型，并通过所述结构场模型模拟放电电路；
18、建立电磁场模型，将所述结构场模型的标准线圈与所述电磁场模型中的主动线圈进行耦合。
19、进一步的，所述驱动作用力作为所述头部碰撞模拟设备的驱动来源，用于驱动所述机械系统中的推杆。
20、进一步的，所述结构场模型还包括电阻和电容，所述电磁场模型还包括近场空气、感应线圈和远场空气。
21、进一步的，所述方法还包括：
22、在有限元软件中建立感应线圈和推杆之间的模型；
23、在所述模型中，固定所述感应线圈的尺寸，改变轴向尺寸，并在所述感应线圈的底端施加输入的载荷波；
24、将所述输入的载荷波传输至所述推杆；
25、将所述输入的载荷波与传输至所述推杆的载荷波进行比对；
26、当所述感应线圈的所述轴向尺寸增加时，传输至所述推杆的载荷波的脉宽随之增加。
27、第三方面，本专利技术实施例提供了电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法。
28、第四方面，本专利技术实施例提供了具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行如上所述的方法。
29、本专利技术实施例提供了头部碰撞模拟设备和模拟方法，设备包括机械系统和电磁作动系统，机械系统包括推杆，电磁作动系统包括充电电路和放电电路，放电电路包括电容器组、主动线圈和锥型的感应线圈，其中，电容器组包括多个电容器，推杆与感应线圈面面接触；充电电路用于将工业交流电转换成预设的高压直流电；电容器组用于将充电电路的输入电压作为储存电能；主动线圈用于当电容器组放电产生脉冲电流时，产生变化的磁场，变化的磁场在感应线圈的底端感应后生成涡旋电流；感应线圈用于在涡旋电流使底端的材料质点受到洛伦兹力作用的情况下，生成材料质点的初始扰动；初始扰动以载荷波的形式传播后传入推杆，以驱动机械系统；电磁作动系统可以为头部碰撞模拟设备提供更精确的载荷输入，同时利用载荷波弥散效应，巧妙设计锥型感应线圈，解决了传递电磁推理装置作用时间短和作用距离小的局限性，从而满足头部碰撞模拟设备的动力输入要求。
30、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
31、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述设备包括机械系统和电磁作动系统，所述机械系统包括推杆，所述电磁作动系统包括充电电路和放电电路，所述放电电路包括电容器组、主动线圈和锥型的感应线圈，其中，所述电容器组包括多个电容器，所述推杆与所述感应线圈面面接触；
2.根据权利要求1所述的头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述充电电路包括变压器、稳压器和放电开关；
3.根据权利要求1所述的头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述放电电路包括半导体晶闸管；
4.根据权利要求1所述的头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述机械系统还包括：头部托盘、头部支撑架、延伸段、头部总成、颈部总成、摇臂和摇臂轴。
5.一种头部碰撞模拟设备的模拟方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的头部碰撞模拟设备，所述设备包括机械系统和电磁作动系统，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的头部碰撞模拟设备的模拟方法，其特征在于，所述驱动作用力作为所述头部碰撞模拟设备的驱动来源，用于驱动所述机械系统中的推杆。
7.根据权利要求5所述的头部碰撞模拟设备的模拟
8.根据权利要求5所述的头部碰撞模拟设备的模拟方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求5至8任一项所述的头部碰撞模拟设备的模拟方法。
10.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求5至8任一项所述的头部碰撞模拟设备的模拟方法。
...【技术特征摘要】
1.一种头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述设备包括机械系统和电磁作动系统，所述机械系统包括推杆，所述电磁作动系统包括充电电路和放电电路，所述放电电路包括电容器组、主动线圈和锥型的感应线圈，其中，所述电容器组包括多个电容器，所述推杆与所述感应线圈面面接触；
2.根据权利要求1所述的头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述充电电路包括变压器、稳压器和放电开关；
3.根据权利要求1所述的头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述放电电路包括半导体晶闸管；
4.根据权利要求1所述的头部碰撞模拟设备，其特征在于，所述机械系统还包括：头部托盘、头部支撑架、延伸段、头部总成、颈部总成、摇臂和摇臂轴。
5.一种头部碰撞模拟设备的模拟方法，其特征在于，应用于权利要求1至4任一项所述的头部碰撞模拟设备，所述设备包括机械系...
【专利技术属性】
技术研发人员：石霄鹏，魏涵宇，解江，冯振宇，肖培，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
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