Modelowanie i symulacja oddziaływania drgań pojazdów na organizm człowieka

Praca dotyczy badań eksperymentalnych oraz modelowania i symulacji oddziaływania drgań mechanicznych o charakterze ogólnym w systemie człowiek-techniczne środki transportu. W części pierwszej omówiono stan badań na temat oddziaływania drgań i hałasu na człowieka. Opisano także wyniki własnych badań eksperymentalnych na temat drgań, hałasu infradźwiękowego, słyszalnego i ultradźwiękowego w wybranych pojazdach. Dokonano również oceny ryzyka zawodowego w odniesieniu do badanych warunków środowiska pracy. W dalszej części podano klasyfikację modeli biomechanicznych oraz opisano modele najczęściej stosowane do badania oddziaływania drgań mechanicznych na organizm ludzki. W głównej części pracy przedstawiono własne modele fizyczne i matematyczne, Badania symulacyjne przeprowadzono wykorzystując cztery oryginalne modele o zróżnicowanej liczbie stopni swobody. W pierwszej grupie badań symulacyjnych przedstawiono charakterystyki dynamiczne układu oraz wyznaczono wielkości przemieszczeń, przyspieszeń, siły oraz gęstości widmowych mocy przyspieszeń charakteryzujące oddziaływania dynamiczne w badanym systemie. W drugiej grupie zastosowano do badania oddziaływania drgań ogólnych na organizm ludzki analizę przepływu energii i dystrybucji mocy. Zastosowana analiza umożliwiła wskazanie elementów modeli człowieka najbardziej obciążonych energetycznie. W wyniku symulacji otrzymano jakościową i ilościową ocenę przepływu energii w systemie. Weryfikację eksperymentalnąprzeprowadzono w warunkach rzeczywistych oraz oparto na wynikach innych badaczy, jak również na opiniach i badaniach o charakterze medycznym. Rezultaty przeprawadzonych analiz wykorzystane będą do optymalizacji konstrukcji siedzisk i zawieszeń pojazdów, z zastosowaniem kryterium minimalizacji przepływu energii kierowanej do człowieka--operatora. Podsumowanie zawiera wnioski i uwagi dotyczące dalszych kierunków prac, wskazuje na interdyscyplinarny charakter badań oraz konieczność modyfikacji i weryfikacji dotychczasowych metod oceny narażenia na drgania. Pracę zamykają załączniki oraz wykaz źródeł bibliograficznych.

---

The paper discusses experimental, model-building and simulation research of the common mechanical vibration effects in a man-vehicle system. The first part covers the state of research on the impact of vibratiotion and noise on a humanbeing. Discussed are also our own experiments with vibration, infra-, audio-,and ultra-sound noise generated by some vehicles to evaluate the vocational risk where the workplace environment under test is taken into account. Next, biomechanical models are listed to discuss those most often employed to investigate the influence of mechanical vibration upon the human-being body. The main part of this paper presents some physical and mathematical models developed by the authors. Simulations have been carried out with the use of four novel models featuring a diversified number of degrees of freedom. The first simulation test-group presents the dynamic characteristics of the systems under test and determines the values of displacements, accelerations, forces and spectral densities of acceleration and power to identify the dynamic relations in the system under test. The second group employs analysis of energy flow and power distribution to investigate the impact of common mechanical vibration upon the human-being body. The employed analysis has provided means to pinpoint thosehuman-being model components that have borne the greatest power load. In this way, qualitative and quantative evaluations of power flow in the system under test have been provided. The investigations were verified basing on both own experirnents under actual operating conditions and experiment results presented by other authors as well as medical-type opinions and investigations. The results of these analyses are to be employed to optimise the vehicle suspension system and seat construction by using a criterion of minimum power flow to the man-operator. The paper is concluded with stipulations and remarks concerned with further ways of the investigation, which indicate its interdisciplinary nature as well as the necessity of introducing modifications and verifications into the vibration-vulnerability assessment methods employed up to date. The paper is closed with Appendices and References.