本发明涉及，特别是一种人体有限元模型构建方法。
背景技术：
1、在办公椅领域，办公椅舒适性设计研发在确保办公椅舒适性的优化调整方面，往往需要一遍又一遍通过打样对办公椅材料、造型、功能尺寸等进行调整，以满足使用人群的需求，这个阶段也往往需要较长的研发周期以及较大的研发成本，与此同时受工程师经验影响造成落地后产品舒适性不稳定现象。
2、同时，当前已有的技术方案中，还没有能应用于系统的座椅优化设计方法(例如响应面法)的人体有限元模型，因为缺乏能很好平衡计算准确性、建模与分析效率、姿势自适应性(尤其是脊椎及骨盆系统)的人体有限元模型建模方法。在姿势自适应性方面，需要对脊椎及骨盆系统进行优化调整、验证，否则无法确保其躯干的生物力学性能，进而影响座椅设计参数改变下各指标的准确性；分析效率方面，面对优化设计中大仿真试验样本量需求，人体有限元模型以及仿真分析算法需要具备快速评估的能力，需要对与分析指标影响不大的模型特征进行简化处理；建模效率方面，单纯的基于三维扫描仪扫描身体外形无法满足座椅舒适性人群划分方法中，对人体模型构建量的需求。在以上的基础上，计算准确性方面也需要对分析的指标进行验证，确保其误差在满足工程应用的要求内。
3、当前人体有限元模型构建方法中缺乏入座尺寸定义，这不利于在仿真验证阶段确保仿真与实验中人体与座椅相互位置关系一致，入座尺寸的确定能用以避免由于参数设置变化时办公椅与人体模型的关系的设置的不确定性而产生的误差。缺乏办公坐姿角度测量要求，这不利于满足坐姿的仿真需求，以尽可能减少仿真误差。
4、对于仿真分析算法而言，当前较多采用显式动力学进行分析，仿真过程会产生较大的动能，而面向办公椅静态舒适性的人椅系统的有限元仿真分析类型属于准静态分析，采用显式动力学易导致入座后的客观评价指标的获取值不稳定，并且结果相比较于静态分析或者稳态动力学分析而言准确性较低。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
2、鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
3、因此，本发明解决的技术问题是：当前仍缺乏针对办公椅舒适性研究设计应用的人体有限元模型，办公椅的使用功能、情景、设计要素也与其余家具或者汽车座椅有一定区别。因此无法直接采用面向汽车、床垫舒适性研究的人体有限元模型或者汽车座椅的有限元模型的建立方法来应用于办公椅研究。
4、与此同时当前也缺乏能很好平衡计算准确性、建模与分析效率、姿势自适应性的人体有限元模型建模方法，无法适应办公椅优化设计过程中的较大仿真试验样本量的需求。因此有必要结合办公椅使用人群划分方法、使用场景、办公椅造型、功能特点以及工程应用需求去构建人体有限元模型。
5、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种人体有限元模型构建方法，其包括基于座具分别获取舒适性人群人体特征和应用情景数据并处理；
6、通过处理后的数据阶段性建立人体有限元模型；
7、进行人-座具有限元静态模拟；
8、根据模拟结果对人体有限元模型进行优化，获取最终人体有限元模型。
9、作为本发明所述人体有限元模型构建方法的一种优选方案，其中：所述基于座具分别获取舒适性人群人体特征和使用情景数据并处理包括，，
10、以性别、身高百分位以及bmi等级对人群进行划分；
11、通过图像标记获取坐姿角度并进行分类；所述分类包括但不限于前倾办公坐姿、直立办公坐姿以及微后仰办公坐姿。
12、作为本发明所述人体有限元模型构建方法的一种优选方案，其中：所述通过处理后的数据阶段性建立人体有限元模型包括，
13、根据待测对象的人体测量尺寸及坐姿测量尺寸及调整方法分别设置其变形文件以及姿态文件；
14、基于ct医学影像运用医学有限元建模软件建立腰椎与骨盆的初始模型，并进行模型表面处理以及拟合生成nurbs曲面模型；
15、对骨骼模型进行简化，满足响应面优化过程中的仿真试验样本量需求；
16、建立骨骼包络面模型；
17、进行几何模型装配及有限元网格划分；
18、对有限元网格属性设置及质量验证；
19、对人体有限元模型相互作用进行设置。
20、作为本发明所述人体有限元模型构建方法的一种优选方案，其中：所述对有限元网格属性设置及质量验证包括，
21、软组织采用超弹性材料模型mooney-rivlin模拟，其应变能函数为：
22、
23、其中，c10与c01为描述材料剪切模量的参数，d1为描述材料可压缩性的参数，j为变形前后材料的体积变化率，i1与i2为柯西-格林等容形式张量的第一、第二不变量。。
24、作为本发明所述人体有限元模型构建方法的一种优选方案，其中：所述进行人-座具有限元静态模拟包括基于人-座具入座尺寸定义及参数测量的人体模型与办公椅模型进行装配。
25、作为本发明所述人体有限元模型构建方法的一种优选方案，其中：所述根据模拟结果对人体有限元模型进行优化包括，
26、通过几何模型调整进行体压仿真准确性优化；
27、通过材料分区及材料参数调整进行体压仿真准确性优化；
28、对人体有限元模型进行生物力学仿真准确性优化。
29、作为本发明所述人体有限元模型构建方法的一种优选方案，其中：所述通过材料分区及材料参数调整进行体压仿真准确性优化包括对人体划分材料设置区域，分区方法为，通过软组织的横切面来把人体划分为不同的区块，从而来赋予不同的材料。
30、本发明的另外一个目的是提供一种人体有限元模型构建的系统，其能通过基于座具分别获取舒适性人群人体特征和应用情景数据并处理；通过处理后的数据阶段性建立人体有限元模型；进行人-座具有限元静态模拟；根据模拟结果对人体有限元模型进行优化，获取最终人体有限元模型，解决了目前缺乏能很好平衡计算准确性、建模与分析效率、姿势自适应性的人体有限元模型建模方法，无法适应办公椅优化设计过程中的较大仿真试验样本量的需求的问题。
31、作为本发明所述人体有限元模型构建系统的一种优选方案，其中：包括获取模块，建立模块，模拟模块，优化模块；
32、所述获取模块用于基于座具分别获取舒适性人群人体特征和应用情景数据并处理；
33、所述建立模块用于通过处理后的数据阶段性建立人体有限元模型；
34、所述模拟模块用于进行人-座具有限元静态模拟；
35、所述优化模块用于根据模拟结果对人体有限元模型进行优化，获取最终人体有限元模型。
36、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于电池成本的车网互动收益平衡方法的步骤。
37、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现基于电池成本的车网互动收益平衡方法的步骤。
38、本发明的有益效果：1、建立基于办公椅的舒适性人群人体特征划分方法及测量方法，和基于办公椅的使用情景的坐姿划分方法及测量方法，使人体有限元模型有针对性地面向办公椅。
39、2、对于几何模型构建方法，该方法可以在几何模型构建阶段灵活调整人体外形特征以及坐姿角度，提高建模效率，从而适用于需要较多人体有限元模型构建的系列人体有限元模型建立的需求。同时具有较为详细、逼真的腰椎骨骼模型，并且在关键的骨骼活动区域建立骨骼包络面，从而确保其生物力学特征，使其在仿真分析中，一定范围内具有较好的姿势自适应性。对非分析关注重点区域的骨骼进行了简化处理，且具有较好的模型面片划分质量，提高分析效率，从而适用于需要大量分析样本的办公椅优化设计需求
40、3、该人体有限元模型在仿真中面向稳态动力学分析或静态分析，使其结果更加准确、稳定，从而减少误差，适用于办公椅优化设计。
41、4、提出了人体有限元模型的优化与验证方法，其中包括几何模型优化以及材料设置优化，从而提高有限元模型在人体-办公椅系统有限元仿真中的准确性。使模型能够较好对办公椅设计方案进行体压指标以及腰椎间盘应力、坐骨结节处软组织应力、摩擦合力、载荷以及臀腿滑移量等静态舒适性评价指标的预测。
1.一种人体有限元模型构建方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的人体有限元模型构建方法，其特征在于：所述基于座具分别获取舒适性人群人体特征和使用情景数据并处理包括，
3.如权利要求2所述的人体有限元模型构建方法，其特征在于：所述通过处理后的数据阶段性建立人体有限元模型包括，
4.如权利要求3所述的人体有限元模型构建方法，其特征在于：所述对有限元网格属性设置及质量验证包括，
5.如权利要求4所述的人体有限元模型构建方法，其特征在于：所述进行人-座具有限元静态模拟包括基于人-座具入座尺寸定义及参数测量的人体模型与办公椅模型进行装配。
6.如权利要求5所述的人体有限元模型构建方法，其特征在于：所述根据模拟结果对人体有限元模型进行优化包括，
7.如权利要求6所述的人体有限元模型构建方法，其特征在于：所述通过材料分区及材料参数调整进行体压仿真准确性优化包括对人体划分材料设置区域，分区方法为，通过软组织的横切面来把人体划分为不同的区块，从而来赋予不同的材料。
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的人体有限元模型构建方法的系统，其特征在于：包括获取模块，建立模块，模拟模块，优化模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的人体有限元模型构建方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的人体有限元模型构建方法的步骤。
