Page 63 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 39 卷第 5 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 5
2026 年 5 月 Journal of Vibration Engineering May 2026

三 轴 振 动 激 励 下 的 坐 姿 人 体 身 体 振 动 传 递 特 性

预 测 研 究

孙 超 ， 刘 迟 ， 郑 旭 ， 邱 毅 ， 项 磊 2
1
1,2
3
1
（1. 浙江大学能源工程学院，浙江 杭州 310027； 2. 佛吉亚（中国）投资有限公司，上海 201100；
3. 福耀科技大学运载与智慧交通学院，福建 福州 350109）

摘要：为探究前后、侧向和垂向三轴同时振动激励下的坐姿人体振动响应，本文通过人体生物动力学试验，获取了 7 名受试者
在三轴振动激励下座椅至胸腔、腰椎 L3 和盆骨的振动传递函数。建立了有靠背支撑的 38 自由度坐姿人体多体动力学模型，
并使用前述身体振动传递函数识别了模型参数。结果表明，模型和试验获取的身体振动传递函数值之间具有较好的一致
性。基于标定的坐姿人体动力学模型预测分析了人体在各共振频率处的模态特征，揭示了坐姿人体表观质量和身体振动传
递函数中共振峰的产生机理。本文建立的人体动力学模型可与车辆座椅动力学模型耦合，探究车辆座椅减振系统对人体生
物动力学响应的影响规律，从而为车辆振动舒适性的优化设计提供理论指导。
关键词： 三轴振动；身体振动传递函数；动力学模型；模态特征
中图分类号：O313.7 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202508087

Prediction of body transmissibility of the seated human body
under combined tri-axial vibration excitation

1
1
3
1,2
SUN Chao ，LIU Chi ，ZHENG Xu ，QIU Yi ，XIANG Lei 2
（1.College of Energy Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China；2.Faurecia （China） Holding Co.，Ltd.，
Shanghai 201100，China；3.School of Vehicle and Intelligent Transportation，Fuyao University of Science and Technology，
Fuzhou 350109，China）
Abstract： To investigate the whole-body vibration responses of the seated human body under the combined fore-aft, lateral, and vertical
vibration excitations, body transmissibilities from the seat to the chest, lumbar spine (L3), and pelvis for seven male subjects were measured
under tri-axial vibration excitation. A 38-degree-of-freedom (DOF) multibody dynamics model (MBD) of a seated human body with backrest
support was developed, and the model parameters were identified with the measured body transmissibilities. The modelled and measured body
transmissibilities fit well. Analytical modes of the human body were identified with the calibrated human model, and used to reveal the
mechanisms underlying resonant peaks in the apparent mass and body transmissibilities of seated humans. The proposed human dynamics
model can be coupled with vehicle seat dynamics models to investigate the influence of seat vibration isolation system design parameters on
human biodynamic responses and ride comfort, thereby providing theoretical guidance for the design and optimization of vehicle comfort
systems.
Keywords：tri-axial vibration；body transmissibility；dynamic model；modal properties

持续的多轴低频振动激励是恶化车辆乘坐舒适 适性发生机理的关联性、提升车辆舒适性优化设计
性、诱发腰椎疼痛的主要环境因素 [1-2] 。随着生活水 具有重要理论和工程实践意义 [2-5] 。
平的提高，乘坐舒适性已成为消费者衡量车辆综合 人体表观质量（apparent mass）是座椅与人体接触
性能的关键指标之一。前后方向、侧向和垂向振动 面处的动态力与加速度在频域上的复数比，可用于
是汽车等交通运输工具的主要振动成分，开展三个 表征人体全局振动响应特性 [6-7] 。身体振动传递函数
直线轴同时振动激励下的人体振动响应试验及建模 （body transmissibility）是人体某一测点处振动加速度
研究，对揭示典型工况下人体振动行为与振动不舒 与输入振动加速度在频域上的复数比，主要用于研

收稿日期：2025-08-15；修订日期：2026-03-10
基金项目：国家自然科学基金资助项目（T2192931）；浙江省自然科学基金资助项目（LQK26E050002）