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實驗結果與討論

在文檔中 ATV駕駛者運動分析 (頁 41-65)

4-1.1、、、、頸椎頸椎頸椎頸椎左側左側左側左側標誌點標誌點標誌點標誌點

下圖(圖 4-2)為頸椎左側標誌點下 X 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度。

2 至 4 秒時,位移有一較大幅度的變化,此時模擬平台有瞬間左右移 動的變化,因此加速度上產生一波峰,其值約為 0.5 m/s2 。而 4 至 6 秒時,模擬平台也有一左右平移變化情形,加速度上產生一較大的波 峰,其值約為 0.6 m/s2,作用力為 36N。而整個模擬過程中以均方根 值(root-mean-square value)可求得加速度為 0.1875 m/s2,而作用力為 11.2479N。

圖 4-2、正面頸椎左側標誌點 X 方向位移速度加速度圖

下圖(圖 4-3)為頸椎左側 y 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,

單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,從下圖中 可得知 2 至 5 秒時,模擬平台產生 Y 方向位移,而 4 至 5 秒平台向 前平移時瞬間停止,因此加速度上產生較大波峰,其值約為 0.7 m/s2, 作用力為 42N。而 8 秒時平台瞬間產生平移上的前後變化,因此加速 度上有產生較大波峰,其值約為 0.6 m/s2,作用力為 36N。而整個模 擬過程中以均方根值(root-mean-square value)可求得加速度為 0.2953 m/s2,而作用力為 17.715N。

圖 4-3、正面頸椎左側標誌點 Y 方向位移速度加速度圖

下圖(圖 4-4)為頸椎左側 Z 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,

單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,由於實驗 數據並不屬於連續性的資料,經過多次計算之後,數據已呈現離散現 象。因此 Z 方向上的加速度值可視為模擬平台震動下產生的雜訊。且 平台上並無 Z 方向位移變化。因此 Z 方向上並無加速度變化。其加 速度值視為 0。

圖 4-4、正面頸椎左側標誌點 Z 方向位移速度加速度圖

4-1.2、、、、頸椎右側標誌點頸椎右側標誌點頸椎右側標誌點頸椎右側標誌點

下圖(圖 4-5)為頸椎右側 X 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,

單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,模擬平台 X 方向位移變化於 3 秒、5 秒以及 7 秒時產生較大變化,又以 5 秒時 平台瞬間左右位移變化更加劇烈,因此加速度上產生較大波峰,其值 約為 0.62 m/s2,作用力為 37.2N。而 3 秒及 7 秒時其加速度值約為 0.4 m/s2,作用力為 24N。而整個模擬過程中以均方根值(root-mean-square value)可求得加速度為 0.1943 m/s2,作用力為 11.6605N。

圖 4-5、正面頸椎右側標誌點 X 方向位移速度加速度圖

下圖(圖 4-6)為頸椎右側 Y 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,

單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,圖中 4 至 6 秒時有較大加速度波峰,此時模擬平台過程中向後移動再瞬間停 止,因此造成此波峰,此加速度值約為 0.9 m/s2,作用力為 54N。而 整個模擬過程中以均方根值(root-mean-square value)可求得加速度為 0.2623m/s2,而作用力為 15.7379。

圖 4-6、正面頸椎右側標誌點 Y 方向位移速度加速度圖

下圖(圖 4-7)為頸椎右側 Z 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,

單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,與頸椎左 側 Z 方向相同,由於實驗數據不屬於連續性的資料,經過多次計算之 後,數據已呈現離散現象。因此 Z 方向上的加速度值可視為模擬平台 震動下產生的雜訊,其加速度值視為 0。

圖 4-7、正面頸椎右側標誌點 Z 方向位移速度加速度圖

4-1.3、、、、頸椎後側標誌點頸椎後側標誌點頸椎後側標誌點頸椎後側標誌點

下圖(圖 4-8)為頸椎後側 X 方向位移速度加速度圖,X 軸為時間,

單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,4 至 6 秒 時,位移產生變化,此時模擬平台於五秒時瞬間左右產生位移變化。

因此加速度上產生較大波峰,其值為 0.5m/s2,作用力為 30N。而七 秒時平台移動時瞬間停止,因此產生速度上變化,其加速度產生較大 波峰,其值約為 0.4 m/s2,作用力 24N。而整個模擬過程中以均方根 值(root-mean-square value)可求得加速度為 0.1843m/s2,而作用力為 11.0562N。

圖 4-8、正面頸椎後側標誌點 X 方向位移速度加速度圖

圖 4-9 為頸椎後側 Y 方向位移速度及加速度圖,X 軸為時間,單 位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,圖中 5 秒時 有較大加速度波峰,此時模擬平台過程中向後移動再瞬間停止,因此 造成此波峰,其值約為 0.7 m/s2,作用力為 42N。而九秒時平台位移 瞬間前後變化,速度變化較劇烈,加速度上也產生一波峰,其值約為 0.8 m/s2, 作 用 力 為 48N 。 而 整 個 模 擬 過 程 中 以 均 方 根 值 (root-mean-square value)可求得加速度為 0.2508m/s2,而作用力為 15.0496N

圖 4-9、正面頸椎後側標誌點 Y 方向位移速度加速度圖

下圖(圖 4-10)為頸椎後側 Z 方向位移速度加速度圖,X 軸為時 間,單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,與頸 椎左側 Z 方向相同,由於實驗數據不屬於連續性的資料,經過多次計 算之後,數據已呈現離散現象。因此 Z 方向上的加速度值可視為模擬 平台震動下產生的雜訊,其加速度值視為 0。

圖 4-10、正面頸椎後側標誌點 Z 方向位移速度加速度圖

4-1.4、、、、脊椎角度變化圖脊椎角度變化圖脊椎角度變化圖脊椎角度變化圖

下圖(圖 4-11)為投影至矢狀面上脊椎角度變化圖,X 軸為時間,

單位為秒,Y 軸為角度,矢狀面上可觀察出模擬平台 Y 方向位移時 對脊椎角度變化的影響。0 至 6 秒時,模擬平台對 Y 方向並無太大位 移改變,因此脊椎角度變化約為 145 度至 155 度之間改變。而 6 至 11 秒時,平台有較大幅度的 Y 方向位移,6 至 8 秒以 0.1m/s 速度向 前平移,造成人體向前俯衝的動作,造成脊椎角度約有 30 度的變化,

而 8 至 11 秒時平台以 0.05m/s 速度向後平移回歸,人體恢復正常坐 姿,因此角度從 120 度左右回至原先起始角度 143 度,約 23 度角度 變化。

圖 4-11、Motion1 矢狀面脊椎角度變化圖

下圖(圖 4-12)為投影至冠狀面上脊椎角度變化圖,X 軸為時間,

單位為秒,Y 軸為角度,冠狀面上可觀察出模擬平台 X 方向位移時 對脊椎角度變化的影響。從圖中觀察得知角度的變化範圍約為 160 度 至 180 度之間,並無劇烈的角度變化,0 至 3 秒時平台以 0.09m/s 速 度向左平移,角度產生約 25 度變化, 3 至 8 秒時平台左右平移,但 幅度並不大,因此脊椎角度變化約 15 度左右變化,而 8 秒後模擬平 台並無位移上變化,但圖中呈現角度上變化,約有 20 度左右變化,

人體各部位運動變化不屬於剛體運動,因此 XYZ 方向位移都有可能 會造成些許影響。此時模擬平台有 Y 方向位移變化,因而造成人體 在前後位移時,也有左右晃動的情形,因此會影響到脊椎角度變化。

4-2、、、、Motion2(模擬拍攝過程為模擬拍攝過程為模擬拍攝過程為模擬拍攝過程為 11 秒秒秒,秒,,每截取時間為,每截取時間為每截取時間為 16 毫秒每截取時間為 毫秒毫秒毫秒)

下圖(圖 4-13)為模擬平台於 Motion2 下 XYZ 方向位移變化圖,X 軸為時間,單位為秒,Y 軸為距離,單位為公尺。藍線為 X 方向位 移,綠線為 Y 方向位移,紅線為 Z 方向位移。0 至 2 秒時模擬平台以 0.035m/s 速度向左平移,2 至 3 秒時平台向右平移,速度為 0.05m/s。

3 至 4 秒時平台 XY 方向同時有位移變化,平台此時向左前方平移,

速度為 0.35m/s,4 至 6 秒時平台以 0.3m/s 速度向右後方平移。而 6 至 9 秒時平台有 YZ 方向位移變化,此時平台為向前傾後向後傾,速 度為 0.2m/s。9 至 11 秒時僅有 Y 方向位移,以 0.34m/s 向前平移,此 為模擬狀態下完整過程。

圖 4-13、Motion2 XYZ 方向位移變化圖

4-2.1、、、、頸椎左側標誌點頸椎左側標誌點頸椎左側標誌點頸椎左側標誌點

下圖(圖 4-14)為頸椎左側 X 方向位移速度加速度圖,X 軸為時 間,單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,3 秒 時模擬平台從向右平移時瞬間向左前方移動,產生較大加速度波峰,

其值約為 3 m/s2,作用力為 180N。6 秒時平台向右後方移動時瞬間產 生前後傾現象,X 方向位移瞬間停止,因此產生一加速度波峰,其值 約為 2 m/s2,作用力為 120N。而 6 至 9 秒時平台並無 X 方向位移,

但圖中呈現劇烈加速度變化,此時平台前後傾所造成影響,其值約為 4 m/s2, 作 用 力 為 240N 。 而 整 個 模 擬 過 程 中 以 均 方 根 值 (root-mean-square value) 可 得 加 速 度 為 1.1733m/s2, 作 用 力 為 70.3972N。

下圖(圖 4-15)為頸椎左側 Y 方向位移速度加速度圖,X 軸為時 間,單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,4 秒 時加速度值產生一波峰,此時模擬平台向後平移後瞬間向前平移,因 此造成加速度上較大變化,其加速度值約 6 m/s2,所受力為 360N,

而 6 至 8 秒時平台前後傾動作,造成加速度上較大變化,其值約為 10 m/s2, 作 用 力 為 600N 。 而 整 個 模 擬 過 程 中 以 均 方 根 值 (root-mean-square value) 可 求 得 加 速 度 2.1547m/s2, 而 作 用 力 為 129.2839N。

圖 4-15、正面頸椎左側標誌點 Y 方向位移速度加速度圖

下圖(圖 4-16)為頸椎左側 Z 方向位移速度加速度圖,X 軸為時 間,單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,從圖 中可看出 4 秒時產生較大加速度波峰,平台並無 Z 方向位移變化,此 時平台向左前方平移時瞬間向右後方移動,XY 方向產生較大位移變 化,而影響到 Z 方向加速度變化,其值約為 3 m/s2,作用力為 180N。

6 至 9 秒秒時平台產生 Z 方向位移變化,其加速度值約為 1 m/s2,作 用力為 60N。而 6 至 8 秒時平台前後傾動作,造成加速度上較大變化,

其值約為 4m/s2,作用力為 240N。而整個模擬過程中以均方根值 (root-mean-square value)可求得加速度為 0.9026m/s2,而作用力為 54.1532N。

圖 4-16、正面頸椎左側標誌點 Z 方向位移速度加速度圖

4 44

4----2.22.22.22.2、、、、 頸椎右側標誌點頸椎右側標誌點頸椎右側標誌點頸椎右側標誌點

下圖(圖 4-17)為頸椎右側 X 方向位移速度加速度圖,X 軸為時 間,單位為秒。圖中黑線為位移,藍線為速度,紅線為加速度,從圖 中可發現 0 至 2 秒時加速度有較大程度變化,此時為模擬平台向左移 動瞬間向右平移,其加速度值 2m/s2,作用力為 120N。而 6 秒時平台 X 方向位移瞬間靜止,產生較大加速度波峰,加速值為 2.5 m/s2,作 用力為 150N。4 秒至 8 秒時平台向後傾瞬間向前傾,也有較大加速 度,加速度值 2.5m/s2,作用力 150N。而整個模擬過程中為以均方根 值(root-mean-square value)可求得加速度為 1.0484m/s2,而作用力為 73.3899N。

圖 4-17、正面頸椎右側標誌點 X 方向位移速度加速度圖

在文檔中 ATV駕駛者運動分析 (頁 41-65)

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