CAE解析

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  AnyBody 应用案例

康复振动装置

懸垂

所谓康复振动装置,是按固定的振动频率振动,为运动者的手生成反力使之收缩肌肉的振动器具。

 

此示例说明如何在AnyBody中建模这些设备,以及在不使用运动捕捉数据的情况下评估三种不同动作类型的结果。

 

① 模型化
①モデル化 AnyBody,有几种振动杆模型化的方法:
根据装置的重量和固有振动频率的公开信息为基础,选择了模型化的方法。

杆分成三部分,把柄和两端的震动部分,两端设了重量,把柄与俩两端之间设定回转节,通过中间把柄传递震动。
关于装置AnyBody输入的信息:
・ 长度  = 122 cm
・ 总重量 = 0.68 kg
・ 两端重量  = 0.15 kg
・ 固有频率  = 4.5 Hz
・ 惯性动量(Jii)

人体模型设定的约束条件:
・ 重力中心总是位于双脚之间。
・ 双脚被固定在地面上。
・双手在中间握把两侧与装置保持连接。

② 定义动作
为了运动有效,手与杆以同样的振动频率振动。

设定了
・ 振幅 = 2 cm
・ 振动频率 = 4.5 Hz


动作①
在胸部的高度为基准进行前后运动。


动作②
杆弯曲的部分朝下,
进行上下运动。


动作③
双手交叉握住杆,进行左右运动。

以接近实际时间的速度进行动作①的骨骼模型 Animation

③ 分析结果
分析2个循环的动作(约0.44s左右)。
・运动动画和肌肉激活度的云图
・杆的反力矢量在中间握把位置中显示(绿线)
・最大肌肉激活度时序表(左侧图表)
・L4-L5腰关节反力时序表(右侧图表)

动作①:
整个过程中最大肌肉活动量是50%,肱肌、前锯肌、大腰肌参与有效工作。
另外,最大的L4-L5脊椎关节反力为873N。

动作②:
进行上下运动时的最大肌肉活动为94%,肱肌、腹直肌、L5-骶骨多裂肌有效发挥作用。

另外,最大L4-L5脊椎关节反作用力为1413N。

 

动作③:
进行左右运动时的最大肌肉活动为100%,外腹斜肌、内腹斜肌、腰方肌有效参与。
另外,最大L4-L5脊椎关节反作用力为1660N。

④ 评价/比较
根据装置的振动频率(每分钟270次),可以判断各动作会使肌肉收缩。
⇒ 动作①,很容易进行并安全。
⇒ 动作②比动作①更需要肌肉力量,是脊椎肌肉力量最大的动作。
  另外,L4-L5脊椎关节的反作用力比动作①高62%。
⇒ 动作③表示肌肉收缩量为最大。但是,局部区域肌肉最大活动量为
   100%,对于运动人来讲这种动作有无法完成的可能性。
※ AnyBody有较高的自由度,设计者可进行各种各样的参数研究。
根据目的设置不同类型的目标函数,对装置的重量分布、长度、振动频率、柔软性和动作的振动频率、振幅等可能产生影响的因素进行参数研究。
※开发商:AnyBody Technology A/S
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