1. 試驗(yàn)?zāi)康?/span>

通過測試員自然地坐在座椅上，獲取座椅表面各個(gè)測點(diǎn)的壓力值?；谧畲髩毫?、平均壓力、最大壓力梯度、平均壓力梯度、接觸面積、總壓力等指標(biāo)，評價(jià)座椅的靜態(tài)舒適性能。該試驗(yàn)是目前與乘員舒適性主觀評價(jià)相關(guān)性最好的試驗(yàn)。

2. 試驗(yàn)設(shè)備

該試驗(yàn)需用到壓力分布測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)由壓力毯、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析終端組成。壓力毯為柔性織布，傳感器陣列式安裝在織布上，以Xseoner LX100/210系列的壓力毯為例，每隔小方格代表一個(gè)長寬12.7mm的測點(diǎn)，傳感器的壓力范圍為0.7-27Kpa，當(dāng)測點(diǎn)壓力小于閾值時(shí)壓強(qiáng)數(shù)據(jù)顯示為零。

壓力毯將壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行濾波和量化編碼，最后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號分析和處理，輸出體壓數(shù)據(jù)，對壓力分布進(jìn)行量化和可視化，將傳感墊上的壓力以2D平面彩圖的形式輸出。

3. 試驗(yàn)方法

將測試座椅安裝在整車上，或者依照在車輛中的實(shí)際安裝情況固定。將坐墊壓力毯鋪設(shè)于座椅上，保證壓力毯鋪滿整個(gè)座椅，且表面表面平整、左右對稱無褶皺。

測試員乘坐到座椅上，調(diào)節(jié)座椅位置到合適位置，腳放到腳踏板或者車身地毯上，雙手放置在雙腿或者方向盤上，測試員臀部與坐墊充分接觸，身軀處于自然放松狀態(tài)倚在靠背上，測試過程中保持姿態(tài)不變。然后開始采集數(shù)據(jù)，為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，采集時(shí)長至少5分鐘。

測試員的體型一般要包含如下三種，

• 05%的女性：身高150±5cm，體重47±10kg

• 50%的男性：身高175±5cm，體重75±10kg

• 95%的男性：身高185±5cm，體重98±10kg

4. 數(shù)據(jù)分析

該試驗(yàn)一般性的評價(jià)準(zhǔn)則：對于座墊，以坐骨節(jié)處承受的壓力最大，同時(shí)以坐骨節(jié)處為中心向四周不斷減少，直到座墊前端和大腿接觸處趨于最低值，膝蓋后面腘窩不受壓，沒有突變的峰值出現(xiàn)，左右兩側(cè)的壓力對稱，具有較好的包裹性。對于靠背，最大壓力應(yīng)在腰椎處，其他位置無明顯的壓力集中區(qū)域，左右兩側(cè)的壓力對稱，具有較好的包裹性。

基于人體的構(gòu)造，可以將座墊和靠背的測試區(qū)域劃分為臀部、腿部、側(cè)翼三個(gè)區(qū)域，將靠背劃分為腰部、肩部、側(cè)翼四個(gè)區(qū)域?？煞謩e考察各個(gè)區(qū)域的最大壓力、平均壓力。臀部區(qū)域最大壓力一般應(yīng)在7-11kPa區(qū)間，腿部區(qū)域最大壓力一般應(yīng)在3-5kPa區(qū)間，腰部最大壓力一般應(yīng)在4-8kPa區(qū)間，肩部和坐盆側(cè)翼壓力一般應(yīng)小于4kPa。

5. 體壓分布指標(biāo)確立的原則

作為表征座椅體壓的物理量，首先必須要有明確的物理意義，其次應(yīng)當(dāng)成為聯(lián)結(jié)體壓分布測試結(jié)果和主觀舒適性的橋梁，使主客觀評價(jià)的結(jié)果一致或者存在較好的相關(guān)性。

指標(biāo)的確立過程實(shí)際上是對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理的過程，體壓分布的數(shù)據(jù)處理結(jié)果最終通過一系列量化的指標(biāo)體現(xiàn)出來，它們應(yīng)當(dāng)分別從不同的角度體現(xiàn)座椅的特性，尤其應(yīng)體現(xiàn)那些與乘坐舒適性關(guān)系密切的幾何物理參數(shù)的因素，如坐墊的形狀、坐墊的剛度以及剛度的分布等。

從主觀評價(jià)的角度來看，人的舒適性感覺可以進(jìn)一步細(xì)化，這種細(xì)化有助于我們更容易地找到座椅的幾何物理特性與主觀舒適性的關(guān)系。穩(wěn)定感、柔軟性、變形、高度、臀部舒適感和腿部舒適感6種同主觀舒適性有關(guān)的因素。

由于各種隨機(jī)因素的影響，體壓分布的測試結(jié)果存在著很大的差異性，這種差異性是服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的，因此，我們所進(jìn)行的體壓分布試驗(yàn)也應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)，但由于統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的成本高，我們最終還是希望能夠拋棄它，在大量的統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人的模型，并確立相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，從而建立起完善的基于體壓分布的客觀評價(jià)方法。

在已有的文獻(xiàn)中，不同的研究者分別采用了一些指標(biāo)來表征體壓分布，即使是相同的指標(biāo)，計(jì)算方法亦有差異。以下8個(gè)指標(biāo)。

1. 最大壓力Pm

最大壓力即全部測點(diǎn)中的最大值為 P=max(P,P2,.....Pv)（N為測點(diǎn)數(shù)）。從座椅的物理特性角度看，P體現(xiàn)了座墊的剛度，較硬的座墊P較大，較軟的座墊較小。從人的生理結(jié)構(gòu)看，最大壓力的位置應(yīng)在人的坐骨結(jié)節(jié)部位。否則，體壓分布不合理。剛度是座墊最重要的物理參數(shù)之一。因此，P是表征座墊舒適性的重要指標(biāo)。

2. 平均壓力Pv

平均壓力為全部受壓點(diǎn)壓力的算術(shù)平均值。對平均壓力最直接的影響還是坐墊的剛度，但是即使同一材質(zhì)的座椅，由于表面形狀的差異，使得受壓點(diǎn)數(shù)不同，也會產(chǎn)生加大的影響。

3. 最大壓力梯度Gm

壓力梯度是壓力沿某一方向的變化率，最大壓力梯度為各點(diǎn)壓力梯度最大的值。最大壓力梯度體現(xiàn)了坐墊的剛度和材質(zhì)分布。剛度較大的坐墊最大壓力梯度也較大，材質(zhì)分布較為合理的坐墊最大壓力梯度較小，人體感受也較為舒適。這可以為座椅提供一個(gè)改進(jìn)設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合人體的生理結(jié)構(gòu)，最大壓力梯度也應(yīng)在人體臀部坐骨結(jié)節(jié)附近。

4. 平均壓力梯度Gv

平均壓力梯度為各點(diǎn)壓力梯度的算術(shù)平均值。平均壓力梯度體現(xiàn)坐墊材質(zhì)的分布是否合理以及坐墊的剛度大小，坐墊的形狀也會產(chǎn)生重要的影響。同一材質(zhì)的坐墊，合理的材質(zhì)分布或符合人體生理特點(diǎn)的形狀，平均壓力梯度較小，這也提供了一個(gè)改進(jìn)座椅設(shè)計(jì)的參考標(biāo)準(zhǔn)。

5. 不對稱系數(shù)C

試驗(yàn)表明，人的坐姿是決定體壓分布的關(guān)鍵性因素之一。坐姿的不同會造成體壓分布較大的差異。為了表征這一因素的影響，引入了不對稱系數(shù)指標(biāo)，用以判定體壓分布的不對稱程度，它是左右對稱測點(diǎn)壓力差的絕對值之和與總壓力的比值。顯然，當(dāng)C=0時(shí)，體壓分布完全對稱，當(dāng)C=1時(shí)，體壓集中于一側(cè)，C越大則體壓分布越不對稱。

引入不對稱系數(shù)的實(shí)際意義在于，一方面，統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以作為某一座椅好壞的判定條件之一，對稱性好的座椅更加合理；同時(shí)，在單一的試驗(yàn)中，可以用于判定試驗(yàn)結(jié)果的有效性，由于不符合試驗(yàn)要求的坐姿，勢必造成試驗(yàn)結(jié)果的較大離散，我們可以依據(jù)不對稱系數(shù)予以剔除。此外，坐墊本身的形狀以及坐墊材質(zhì)分布是否均勻也對不對稱系數(shù)產(chǎn)生很大的影響。

6. 縱向壓力分布曲線PL

將重直于屋椅縱向?qū)ΨQ軸的各截面上的壓力積分，以縱向?qū)ΨQ軸為橫坐標(biāo)軸，以壓力積分結(jié)果方級坐標(biāo)軸畫出的曲線，稱頭級同壓力分布曲線。

縱向壓力分布曲線反映了人體受壓的分布情況，包括臀部和腿部的受壓以及壓力的變化趨勢，綜合反映了坐墊的剛度、形狀、坐墊離地高度等幾何物理特性，從而可以把臀部、腿部的舒適感以及壓力梯度等聯(lián)系起來。

7. 縱向力矩分布曲線

將垂直于座椅縱向?qū)ΨQ軸的各截面的壓力取矩積分，以縱向?qū)ΨQ軸為橫坐標(biāo)軸，以力矩積分結(jié)果為縱坐標(biāo)畫出的曲線，稱之為縱向力矩分布曲線。

座椅支撐人體，使人體保持平穩(wěn)，所以分析人體承受的力矩式是非常重要的，從力學(xué)角度，看，對力矩的分析應(yīng)該著眼于力矩的量值以及力矩的分布，基于這一目的，我們引入了縱向力矩分布曲線，它也是一個(gè)綜合性反映坐墊幾何物理特性的指標(biāo)。

人體臀部各部分受力對于保持人體平衡的貢獻(xiàn)是不一樣的，力矩則反映了這一權(quán)重，很顯然，距離縱向?qū)Τ奢S遠(yuǎn)的點(diǎn)的受力對保持人體平衡有較大的影響。較好的座椅，縱向力矩曲線向上偏移，在腿部與臂部區(qū)域力矩的分布合理，在重力，穩(wěn)定感、腿部舒適性以及臂部舒適性得以體現(xiàn)。

8. 側(cè)傾穩(wěn)定性系數(shù)S

側(cè)傾穩(wěn)定性系數(shù)S的計(jì)算公式如下，

穩(wěn)定感是影響座椅舒適性的關(guān)鍵因素之一，所謂側(cè)傾穩(wěn)定性系數(shù)就是當(dāng)乘員發(fā)生側(cè)傾時(shí)，座墊的支撐力使之恢復(fù)到平衡位置的能力。

座墊可以簡化為一個(gè)分布彈簧系統(tǒng)，人坐在座墊上，當(dāng)發(fā)生側(cè)傾時(shí)，座墊將產(chǎn)生一個(gè)恢復(fù)力矩使人體恢復(fù)平衡，不同的座墊使人體恢復(fù)平衡的能力是不同的，同樣的側(cè)傾角，穩(wěn)定性好的或形狀合理的座椅產(chǎn)生的恢復(fù)力矩較大。假設(shè)人坐在非常軟的座墊上，比如棉花上，會經(jīng)常感到有側(cè)傾的危險(xiǎn)，不得不經(jīng)常調(diào)整自己以保持平衡，很容易疲勞，在顛簸道路形式工況下，側(cè)傾穩(wěn)定性是影響舒適性的重要因素。顯然，較大的S穩(wěn)定性較好，座椅的縱舒適性評價(jià)也較高。