GB/T 42712-2023 力学损伤测试用中国假人设计原则与标定方法（正式版）

ICS13.180CCSA25GB/T42712—2023力学损伤测试用中国假人设计原则与2023-08-06发布国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I 1 1 1 2 2 2 24.4运动特征设计 4 4 4 4 4 75.4胸部 5.5腹部 5.6大腿 5.7膝关节 5.8小腿 附录A(资料性)假人设计用坐姿人体形态特征数据项 附录C(资料性)人体体段坐标系建立方法 C.1通则 C.2质心位置设计参考值 C.3体段坐标系建立方法 附录E(资料性)人体关节活动范围 E.2人体关节活动范围 ⅢGB/T42712—2023本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国人类工效学标准化技术委员会(SAC/TC7)提出并归口。汽车工程研究院股份有限公司、中国航天员科研训练中心、中国兵器装备集团兵器装备研究所、中国飞GB/T42712—2023人形测试装置简称为“假人”,它是指外部形态人形化、结构功能仿生化、对外部环境反应智能化的国力的重要体现。力学损伤测试假人可模拟人员在力学冲击载荷下的损伤响应，是直接用于测试并评估载人设备安全性能、穿戴设备防护性能、武器装备性能等各种与人员损伤相关的设备性能的测试装置，是支撑载人设备和各类装备研发的核心技术。欧美等发达国家早在20世纪40年代就已经开始了对力学损伤测试用假人的研究。经过长期的发展，力学损伤测试用假人产品已实现系列化，其种类涵盖装备防护性能测试、航空航天设备保护性能测试等多个领域。当前，国内所采用的假人均基于欧美人体尺寸和力学特性设计。以我国各领域广泛使用的碰撞测试假人为例，该假人是以美国第50百分位数人体尺寸研制的，与中国第50百分位数人体的体型差异较大；相关研究表明，在汽车碰撞试验中，中国人体尺寸假人的损伤响应与现有基于欧美人体尺寸的碰撞测试假人的损伤响应也存在明显差异。因此，直接采用现有基于欧美人体尺寸的碰撞测试假人进行汽车安全测试评价会导致乘员约束系统不能对中国人体实现有效保护。除此之外，由于缺乏相应的实验的载人设备安全性测试中都只能普遍使用汽车碰撞领域中基于欧美人体尺寸的碰撞测试假人，这使得相关领域的载人设备安全防护技术的发展也受到了非常大的制约。本文件给出了力学损伤测试用假人在设计时遵循的设计原则、重点考虑的相关人体特性以及假人用力学损伤测试假人提供正向设计标准支撑。1力学损伤测试用中国假人设计原则与标定方法1范围试、穿戴设备防护性能测试、武器装备性能测试等试验中力学损伤测试用假人的开发和设计。3术语和定义人体体段质心相对该体段坐标系原点的位置。2GB/T42712—20233.6组成人体体段的各部分质量对该体段惯性主轴的转动惯量。3.7鹰嘴点olecranonpoint肘部尺骨鹰嘴位置的最后点。4设计原则力学损伤测试用假人的设计遵循以下原则：——整体假人形态特征具有代表性；——反映人体各体段的假人各零部件总成结构与真实人体身体结构相仿；——反映损伤的假人关键部件与真实人体体段的损伤生物力学性能具有相似性；整体假人的形态特征根据实际需要选择适宜的尺寸进行外型设计，使其能够代表该目标群体的示例：当需要人体特性具有普遍性时，选用反映中等体型人员(第50百分位)目标群体的尺寸数据进行设计；当需要考虑人体特殊两端极值时，选用反映小体型(第5百分位)或大体型人员(第95百分位)目标群体的尺寸数据进行设计。假人形态设计可根据实际需要考虑不同姿态下的人体尺寸数据项。人体尺寸数据项以及相关的数值按照GB/T10000选取。附录A给出了与坐姿假人形态设计相关的人体尺寸数据项。4.3假人零部件总成结构设计范围等参数具有一定的身体结构相似性。各零部件总成结构设计根据4.3.2～4.3.4方法进行设计。右侧)。假人零部件总成设计可根据实际应用情况包括一个或多个体段。而在一些需要应用立姿的假人设计中，臀部零部件总成可只包含人体臀部一个体段，髋部(左侧或右侧)体段则对应另外的零部件总成结构。3GB/T42712—20231——头部；2—颈部；3——胸部；4——腹部；5——臀部；6——髋部；7——大腿；8——小腿；9——足部；11——前臂；人体各体段平面的定义和描述见表1。表1各体段平面的定义体段平面名称描述头部平面同时通过左、右下颌角点和颈背点颈部平面由从颈椎点出发，与站立平面平行向前延伸的横面和从左、右锁骨标志点中较低的一点出发，与水平面呈45°斜向后上方延伸的平面相交所形成的一组复合平面胸部平面从脊柱中部对应第十根肋骨的标志点出发，与站立平面平行通过整个躯干的平面腹部平面从左、右髂嵴点中较高的一点出发，与站立平面平行通过整个躯干的平面臀部平面从会阴点出发，沿左右腹股沟韧带的方向通过骼前上棘点和股骨转子点之间的中点的平面髋部平面起源于臀沟标志点，与站立平面平行通过大腿的平面膝盖平面与站立平面平行通过股骨外侧上髁点的平面脚踝平面从内踝点出发，与站立平面平行通过脚踝的平面肩部平面从肩峰点出发，向下通过前、后腋襞点，终止于腋下的平面肘部平面从鹰嘴点出发，通过肱骨外侧上髁点的平面腕部平面从尺桡骨茎突点出发，与前臂纵轴垂直并通过整个手腕的平面4GB/T42712—20234.3.3零部件总成质量根据人体各体段的质量设计假人各零部件总成的质量。附录B给出了根据人体身高、体重等人体形态参数推算人体各体段质量的线性回归方程。4.3.4零部件总成质心位置根据人体各体段质心在体段坐标系中的质心位置设计假人各零部件总成的质心位置。附录C给出了人体各体段质心坐标系的建立方法。4.4运动特征设计根据人体各体段的转动惯量设计假人各零部件总成的转动惯量。附录D给出了根据人体身高、体重等人体形态参数推算人体各体段转动惯量的二元回归方程。4.4.2关节活动范围根据人体各关节的运动特性设计假人各零部件总成之间的相对运动。可根据实际应用工况选择各关节的一个或多个自由度的运动。人体各关节的活动范围见附录E。4.5力学损伤性能设计假人各部位在冲击载荷作用下的力学性能与其所对应的人体各部位在相同冲击载荷作用下的损伤生物力学性能相似，即具有力学损伤性能的生物逼真度。假人各零部件总成结构的力学性能应在人体损伤生物力学性能试验结果的范围内。注：人体各部位的损伤生物力学性能可通过活体或尸体等人体试验获得。假人各零部件总成结构的力学性能在满足身体结构相似性的条件下进行设计。可通过选择具有一定仿生力学性能的材料，以及设计适宜的仿生结构来实现。5标定方法5.1通则假人各零部件总成结构的力学损伤性能应采用与人体试验方法类似的设置进行测试验证。如果各指标处于相应人体部位人体损伤生物力学试验结果范围内，则认为该零部件达到力学损伤性能的生物逼真度要求。可根据具体应用领域对假人部位生物逼真度的要求，对假人相应部位的力学损伤性能进行标定。可进行单一特定加载工况下的标定测试，也可进行多种加载工况下的标定测试。5.2头部5.2.1头部前额冲击标定测试本标定测试方法以整体假人为测试对象，适用于头部前额受到正向冲击的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。a)检查假人头部组件是否有磨损、撕裂或其他损坏。5b)在头部皮肤上标记撞击点，撞击点设置于鼻根点至头顶的中部。c)假人以坐姿放置于无背部支撑的水平表面(0°±0.5°)上。假人基于人体解剖学的正中矢状面应保持竖直，偏转在±1°以内，所有四肢水平向前延伸并平行于正中矢状面。头部前额冲击测试安装示意图见图2。d)设置假人头部与人体解剖学垂直轴呈向前倾斜29°±1°,与解剖学垂直轴左右倾斜角度为e)设置颈部与假人所放置水平表面垂直，处于解剖学中立位置。f)在头部质心处安装三向加速度传感器，测量假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度ax、ay和az。g)在摆锤上沿其中轴线安装单轴加速度传感器，敏感轴方向指向碰撞方向，测量摆锤加速冲击器冲击器座位表面水平±0.5°图2头部前额冲击测试安装示意图头部前额冲击测试的加载方法如下。a)采用刚性摆锤冲击器冲击假人头部前额。摆锤冲击器的质量为23.4kg±0.1kg,冲击速度为b)测试时冲击器的接触平面与头部应以相同的正中矢状面对称。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。头部前额冲击测试所测量的物理量如下：a)假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度ax、aγ和az;b)摆锤加速度a摆锤。在5.2.1.2的载荷内，对以下指标值进行评估判定：——假人头部质心处合成加速度峰值；———摆锤冲击器与假人头部碰撞接触力峰值，接触力可通过摆锤质量乘以摆锤加速度计算获得。本标定测试方法以整体假人为测试对象，适用人体面部受到正向冲击的工况。6GB/T42712—2023在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。b)在头部皮肤上标记撞击点，撞击点设置于上颚硬骨板中缝线的中点。保持竖直，偏转在±1°以内，所有四肢水平向前延伸并平行于正中矢状面。假人坐姿如图2所示。e)设置颈部与假人所放置水平表面垂直，f)在头部质心处安装三向加速度传感器，测量假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度ax、ay和az。g)在摆锤上沿其中轴线安装单轴加速度传感器，敏感轴方向指向碰撞方向，测量摆锤加速a)测试采用刚性摆锤冲击器冲击假人面部，摆锤冲击器的质量为13.0kg±0.1kg,冲击速度为b)测试时冲击器的接触平面与头部应以相同的正中矢状面对称。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。面部冲击测试所需测量的物理量如下：a)假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度ax、ay和az;b)摆锤加速度a摆锤。——假人头部质心处合成加速度峰值；——摆锤冲击器与假人头部碰撞接触力峰值，接触力可通过摆锤质量乘以摆锤加速度计算获得。c)在头部质心处安装三向加速度传感器，测量假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度ax、ay和az。头部正面跌落冲击测试的加载方法如下。a)释放假人头部，使其进行自由落体运动以冲击头部下方水平刚性板。7GB/T42712—2023b)假人头部跌落高度设置应使假人头部前额最低点距离下方水平刚性版表面为376mm士c)假人头部Y方向处于水平，同时确保假人额头最低点在假人鼻子最低点的下方12.7mm处。d)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。头部正面跌落冲击测试所需测量的物理量包括假人头部质心处X、Y、Z方向的加速度ax、ayb)测试时将假人颈部总成沿人体解剖学垂直轴水平放置，并将其连接躯干与头部的两端连接于扭转载荷加载装置之上。颈部扭转测试的加载方法如下。c)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。颈部扭转测试所需测量的物理量如下：a)假人颈部绕Z轴力矩；b)假人颈部绕Z轴角速度；c)扭转载荷加载装置旋转角度。——假人颈部绕Z轴力矩；—扭转载荷加载装置旋转角度。8冲击器冲击器b)将假人颈部组件固定连接于刚性冲击器上，设置颈部与地面垂直，并处于人体解剖学中立位。安装图如图3所示。蜂窝铝撞击板安装平板角度传感器颈部组件a)通过驱动装置使刚性冲击器加速至5.00m/s±0.05m/s后，撞击蜂窝铝以达到指定减速度c)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。颈部前屈测试所需测量的物理量如下：a)冲击器X轴加速度、X轴速度与冲击器角速度。b)假人颈部Z轴向力、绕Y轴力矩。c)假人头部绕Y轴角速度，头部相对冲击器旋转角度。——假人颈部Z轴向力； 假人头部绕Y轴角速度；9冲击器GB/T42712—2023冲击器b)将假人颈部组件固定连接于刚性冲击器上，设置颈部与地面垂直，并处于人体解剖学中立位。安装图如图4所示。峰窝铝安装平板安装平板颈部组件图4颈部伸展测试安装示意图颈部伸展测试的加载方法如下。a)通过驱动装置使刚性冲击器加速至5.00m/s±0.05m/s后，撞击蜂窝铝以达到指定减速度c)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。颈部伸展测试所需测量的物理量如下：a)冲击器X轴加速度、X轴速度与冲击器角速度。b)假人颈部Z轴向力、绕Y轴力矩。GB/T42712—2023——假人颈部绕Y轴力矩；——假人头部绕Y轴角速度；——假人头部相对冲击器的旋转角度。颈部侧屈测试的加载方法如下。a)通过驱动装置使刚性冲击器加速至3.4m/s±0.05m/s后，撞击蜂窝铝以达到指定减速度波b)冲击器运行方向与正中矢状面垂直。c)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。颈部侧屈测试所需测量的物理量如下：a)冲击器X轴加速度、X轴速度与冲击器角速度。b)假人颈部绕X轴力矩。c)头部绕X轴角速度，头部相对冲击器旋转角度。——假人颈部绕X轴力矩； ——假人头部相对冲击器的旋转角度。肋骨间隙处与正中矢面的胸骨体交点的位置。GB/T42712—2023cc冲出器座位表面水平±0.5°图5胸部冲击测试安装示意图上胸部正面冲击测试的加载方法如下。a)测试采用刚性摆锤冲击器冲击假人上胸部，摆锤冲击器的质量为23.4kg±0.02kg,冲击速度b)测试时冲击器的接触平面与胸部应以相同的正中矢状面对称。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。上胸部正面冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人上胸部X向位移峰值；b)假人胸部与摆锤冲击器的碰撞接触力。——假人上胸部位移峰值；——摆锤冲击器与胸部碰撞接触力峰值。第八根肋骨的水平面与人体矢状面交点的位置。GB/T42712—2023下胸部正面冲击测试的加载方法如下。a)测试采用刚性摆锤冲击器冲击假人下胸部，摆锤冲击器的质量为23.4kg±0.02kg,冲击速度b)测试时冲击器接触平面与胸部应以相同的正中矢状面对称。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。下胸部正面冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人下胸部X向位移峰值；b)假人下胸部与摆锤冲击器的碰撞接触力。——假人下胸部位移峰值；——摆锤冲击器与胸部碰撞接触力峰值。突(胸骨中部以下7.5cm)与正中矢状面交点处的位置。c)测试时假人需竖直坐立，双手举过头顶，同时整体假人需旋转30°,使摆锤接触点位于胸部的胸部侧面冲击测试的加载方法如下。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。胸部侧面冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人胸部侧面位移峰值；b)假人胸部侧面与摆锤冲击器的峰值接触力。GB/T42712—2023 ——摆锤冲击器与胸部侧面碰撞接触力峰值。椎间盘(L2)突出区域水平面与人体矢状面交点处。d)假人上躯干需竖直使胸部肋骨处于水平。上腹部正面冲击测试的加载方法如下。a)测试采用方向盘轮缘状几何刚性杆冲击器撞击假人上腹部，方向盘轮缘状刚性杆与冠状面呈45°夹角。冲击器的质量为18kg±0.02kg,冲击速度为8.0m/s±0.1m/s,冲击力集中在L2c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。上腹部正面冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人上腹部位移；b)假人上腹部接触力。——假人上腹部接触力峰值。5.5.2下腹部正面冲击标定测试椎间盘突出区域(L3)水平面与人体矢状面交点处。GB/T42712—2023d)假人上躯干需竖直以使胸部肋骨处于水平。下腹部正面冲击测试的加载方法如下。a)测试采用摆锤刚性杆冲击器撞击假人下腹部。冲击器的质量为32.00kg±0.02kg,冲击速度b)测试时刚性冲击器的接触平面与腹部应以相同的正中矢状面对称。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。下腹部正面冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人下腹部位移；b)假人下腹部接触力。——假人下腹部位移峰值；——假人下腹部接触力峰值。置与人体冠状面的交点处。腹部侧面冲击测试的加载方法如下。的质量为23.4kg,冲击速度为4.3m/s±0.1m/s;冲击接触面为圆形，直径为152.4mm±0.25mm。b)测试时冲击器的接触平面以正中冠状面对称。c)同一部件两次测试时间间隔应大于60min。腹部侧面冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人腹部位移；GB/T42712—2023b)假人腹部接触力。——假人腹部侧面冲击点处位移峰值；——假人腹部侧面冲击点处接触力峰值。b)假人各关节扭矩符合设定值。e)胫骨后表面与水平刚性平面前缘之间的距离应不少于25mm。f)手臂自由垂放于身体正侧面。假人大腿轴向冲击标定测试安装示意图见图6。c2.6m/s图6大腿轴向冲击标定测试安装示意图大腿轴向冲击测试的加载方法如下。GB/T42712—2023为圆形，直径为75mm±0.2mm,冲击速度为2.60m/s±0.05m/s。b)测试时冲击器和膝盖的中心在同一轴线上，并且该轴线与股骨轴线成一直线。限制冲击器的c)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。大腿轴向冲击测试所需测量的物理量包括：a)假人髋臼处的三向冲击力；b)假人大腿处的轴向力；c)摆锤的冲击加速度。在5.6.1.2的载荷内，对以下指标值进行评估判定：——假人髋臼合成力；——假人大腿轴向力。5.6.2大腿准静态弯曲标定测试本标定测试方法以大腿部件为测试对象，适用大腿受到弯曲作用的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。a)测试前检查假人大腿部件完好、无明显损伤、结构组装正确。b)卸下模拟大腿股骨及其软组织以外的部件，保留相应传感器。c)将大腿部件的两端分别放置在两个可绕垂直于大腿轴线自由旋转的支撑枢轴块上，并保证大腿轴线水平。d)调整大腿部件绕股骨轴线旋转，根据需要的加载方向将大腿部件固定在支撑枢轴块上。e)腿部保留足够厚度的仿生肌肉覆盖件。大腿准静态弯曲标定测试安装见图7。图7大腿准静态弯曲标定测试安装示意图GB/T大腿准静态弯曲测试的加载方法如下。c)冲击方向垂直于大腿轴线和支撑枢轴块轴线，加载速度为10mm/min。d)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。大腿准静态弯曲测试所需测量的物理量包括：a)假人大腿弯矩；b)冲击器加载力；c)加载位移；d)支撑枢轴块处的支撑力。本标定测试方法以膝关节组件为测试对象，适用人体膝关节受到冲击作用时胫骨相对于膝关节和股骨发生前后平移的工况。c)使胫骨部分的轴线与股骨轴线重合。膝关节滑移标定测试安装见图8。股骨端固定切平胫骨端膝关节滑移测试的加载方法如下。括仪器、刚性附件以及悬挂线缆下部1/3的质量。冲击接触面为圆形，直径为75mm±0.2mm,冲击速度为2.20m/s±0.05m/s。b)调整冲击器的位置，使其纵向中心线与股骨轴线在2°以内共线。并且冲击器的冲击面与模拟GB/T42712—2023c)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。膝关节滑移测试所需测量的物理量包括：a)假人大腿轴向力；b)假人胫骨相对于股骨的滑移量(膝关节滑移量);c)冲击器的冲击速度。5.7.1.4评价指标——假人大腿轴向力；——假人大腿轴向峰值力时刻的膝关节位移量。b)胫骨轴线与股骨轴线重合。c)将膝关节部件的股骨和胫骨端分别固定在两个可绕垂直于股骨、胫骨轴线自由旋转的支撑枢d)在膝关节加载处可放置氯丁橡胶片以防止损坏。膝关节准静态弯曲标定测试安装见图9。图9膝关节准静态弯曲标定测试安装示意图膝关节准静态弯曲测试的加载方法如下。a)测试采用半圆柱面刚性冲击器冲击大腿，冲击器直径为100mm±1mm,长度为60mm±d)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。GB/T42712—2023膝关节准静态弯曲测试所需测量的物理量包括：a)假人膝关节弯矩；b)假人膝关节韧带伸长量；c)冲击器加载力；d)加载位移；e)支撑枢轴块处的支撑力。——假人膝关节弯曲；膝关节动态弯曲标定测试安装见图10。悬挂系统悬挂系统Z厚度60mm±5mm冲击方向宽200mm±5mm高kg±0.1kgm/s±0.2m/s图10膝关节动态弯曲标定测试安装示意图GB/T42712—2023膝关节动态弯曲测试的加载方法如下。a)方形刚性冲击锤质量为8.15kg±0.1kg,包括其前端安装5052蜂窝铝。蜂窝铝宽200mm±5mm,高160mm±5mm,厚60mm±5mm,其压溃强度为0.517×(1±10%)MPa。蜂窝铝c)冲击锤冲击方向为膝关节外侧指向膝关节内侧，且垂直于下肢轴线，冲击速度为11.1me)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。膝关节动态弯曲测试所需测量的物理量包括：a)假人膝关节韧带伸长量；b)假人大腿弯矩；c)假人小腿弯矩；d)冲击器冲击力；b)将胫骨远端水平牢固地固定在测试台架上，保持胫骨轴线水平，将脚踝绕X轴和绕Z轴的旋转位置设置为0°±0.5°。脚后跟轴向冲击标定测试安装见图11。GB/T42712—2023冲山方向小服轴线φ63.5mm±2.5inm5kg±0.02kg图11脚后跟轴向冲击标定测试安装示意图脚后跟轴向冲击测试的加载方法如下。a)测试采用半圆柱刚性冲击器，质量为5.00kg±0.02kg。b)刚性半圆筒冲击器直径为63.5mm±2.5mm、长度为90mm±3.5mm,冲击速度为4.0m/s±c)调整刚性半圆筒的半圆柱面的冲击位置，使撞击点与胫骨的轴线在±2.5mm之内对齐。d)测试时确保刚性摆臂在接触冲击的瞬时处于垂直状态。e)摆锤以4.0m/s±0.1m/s的速度进行测试。f)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。脚后跟轴向冲击测试所需测量的物理量为假人胫骨的轴向力。在5.8.1.2的载荷内，对假人胫骨轴向力峰值进行评估判定。5.8.2小腿准静态弯曲标定测试本标定测试方法以小腿部件为测试对象，适用小腿受到准静态弯曲作用的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。b)卸下模拟小腿股骨及其软组织以外的部件，保留相应传感器。c)将小腿部件的两端分别放置在两个可绕垂直于小腿轴线自由旋转的支撑枢轴块上，并保证小腿轴线水平。d)调整小腿部件绕股骨轴线旋转，根据需要的加载方向将小腿部件固定在支撑枢轴块上。e)腿部保留足够厚度的仿生肌肉覆盖件。小腿准静态弯曲标定测试安装见图12。GB/T42712—2023图12小腿准静态弯曲标定测试安装示意图小腿准静态弯曲测试的加载方法如下。a)测试采用半圆柱刚性冲击器冲击小腿，冲击器为直径为100mm±1mm,长度为60mm±1mm,刚性半圆柱体的半圆柱面为冲击接触面，且其轴线与两支撑枢轴块的轴线平行。b)冲击位置为小腿中部，保证冲击位置与两支撑枢轴块的距离相等。c)加载方向垂直于小腿轴线和支撑枢轴块轴线，加载速度为10mm/min。d)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。小腿准静态弯曲测试所需测量的物理量包括：a)假人小腿弯矩；b)冲击器加载力；c)加载位移；d)支撑枢轴块处的支撑力。在5.8.2.2的载荷内，对假人小腿弯矩进行评估判定。本标定测试方法以胫骨远端部件、踝关节和足部件(均去除皮肤件)为测试对象，适用踝关节内翻和外翻的工况。在进行测试之前，应按照以下步骤进行假人及相关配件的安装。b)将胫骨远端部件水平牢固地固定在测试台架上，保持胫骨轴线水平，并保持脚和小腿的矢状面为水平。调整撞击器的位置，使摆臂的纵向中心线和脚部支架的撞击表面在撞击时垂直，误差c)配置一个脚部支架，以实现踝关节的内翻和外翻测试。d)内翻与外翻测试时，脚部支架的安装方向正好相反。GB/T42712—2023踝关节内翻和外翻测试的加载方法如下。击接触部件等刚性摆臂远端的安装件，以及刚性摆臂本身质量的1/3。d)测试时确保刚性摆臂在接触冲击的瞬时处于垂直状态。e)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。踝关节内翻和外翻测试所需测量的物理量包括：a)假人胫骨的轴向力；b)假人胫骨的绕X轴弯矩；c)假人脚踝绕X轴角位移；d)假人踝关节弯矩。——假人胫骨轴向力峰值；——假人踝关节弯矩峰值；踝关节背屈标定测试安装见图13。GB/T42712—2023图13踝关节背屈标定测试安装示意图踝关节背屈测试的加载方法如下。a)测试采用的半圆柱刚性冲击器的质量为5.00kg±0.02kg,包括仪器、撞击接触部件等刚性摆臂远端的安装件，以及刚性摆臂本身质量的1/3。c)调整撞击器的位置，使刚性半圆筒撞击点在脚踝Y轴枢轴点上方102.6mm±2.5mm。d)测试时确保刚性摆臂在接触冲击的瞬时处于垂直状态，摆锤以5.0m/s±0.1m/s的速度进行测试。e)同一部件两次测试时间间隔应大于30min。踝关节背屈测试所需测量的用于评价的物理量包括：a)假人胫骨的剪切力；b)假人胫骨的轴向力和绕Y轴弯矩；c)假人脚踝绕Y轴角位移；d)假人踝关节弯矩。——假人胫骨轴向力峰值；——假人踝关节弯矩峰值；——假人踝关节背屈角度峰值。(资料性)假人设计用坐姿人体形态特征数据项假人在设计初期，需根据实际应用需要选择要模拟的人体目标群体，并根据待模拟目标群体的人体特征确定相应的设计目标。一般情况下，选择中等尺寸人员来反映普遍性情况，选寸人员来反映特殊性情况。其中，小尺寸人员对应人体身高、体重处于5百分位数的目标人群，中等尺寸人员对应人体身高、体重处于50百分位数的目标人群，大尺寸人员对应人体身高、体重处于95百分位数的目标人群。假人设计中所使用的坐姿人体形态特征数据项目见图A.1。在设计过程中，可根据实际应用需要选取其中一项或多项数值作为设计目标。①——坐高；③——肩宽；——足长；9坐姿臀围；——胸宽。图A.1假人设计对应的人体坐姿数据项(资料性)人体体段质量计算方法B.1根据人体形态参数计算各体段质量的二元回归方程根据体重、身高计算男子各体段质量的二元回归方程系数见表B.1。根据体重、身高计算女子各体段质量的二元回归方程系数见表B.2。体段名称回归方程常数项A₀体重的回归系数A₁身高的回归系数A₂复相关系数头部2.67690.00430.00070.414颈部0.89960.0133—0.00050.749胸部0.49980.3443—0.00220.976腹部2.97740.0408—0.00220.536臀部6.45380.2082—0.00660.887右上臂0.07250.0279—0.00020.937右下臂0.31390.0198—0.00020.912右手—0.05910.00340.00020.888左上臂0.81660.0308—0.00080.918左下臂0.24520.0154—0.00010.905左手—0.07920.00260.00020.845右髋部2.73510.0578—0.00220.890右大腿—6.62930.03750.00560.949右小腿—2.778.00.02490.00250.933右足—0.94830.00390.00090.907左髋部3.03370.0583—0.00240.896左大腿—5.82890.03930.00500.928左小腿—3.43060.02500.00290.930左足—0.88720.00490.00080.897注：回归方程为：Y=A。+A₁X₁+A₂X₂,体重单位为千克(kg),身高单位为毫米(mm)。GB/T42712—2023表B.2女子各体段质量对体重(X₁)、身高(X₂)的二元回归方程系数表体段名称回归方程常数项A₀体重的回归系数A₁身高的回归系数A₂复相关系数R头部3.19150.0090—0.00010.450颈部—0.96320.00250.00090.650胸部0.2441—0.00010.932腹部0.0665—0.01050.600臀部8.36920.2413—0.00900.952右上臂—0.47660.02420.00020.957右下臂—0.04140.01200.00010.860右手—0.09660.00210.00020.735左上臂—0.39650.02650.00010.957左下臂0.03590.01230.00000.859左手0.06440.00170.00010.546右髋部—4.49970.04420.00320.817右大腿—3.56870.08770.00230.911右小腿—0.95400.03560.00100.847右足—0.83540.00310.00080.758左髋部—4.96800.04310.00360.797左大腿—2.60910.09010.00160.890左小腿—1.02580.03940.00090.858左足—0.93470.00300.00080.804注：回归方程为：Y=A,+A₁X₁+A₂X₂,体重单位为千克(kg),身高单位为毫米(mm)。B.2根据人体形态参数计算各体段质量的多元回归方程根据人体形态参数计算男子各体段质量的多元回归方程系数，见表B.3。根据人体形态参数计算女子各体段质量的多元回归方程系数，见表B.4。表B.3男子各体段质量对人体形态参数的多元回归方程系数表体段名称回归方程常数项A₀回归系数1A₁变量1回归系数2A₂变量2X₂回归系数3A₃变量3X复相关系数R头部—5.33630.2062头围—0.1162头长—颈部—0.72210.0108颈围0.0043体重0.0796颈宽胸部—22.84240.1578体重0.2253胸围0.3021胸长GB/T42712—2023表B.3男子各体段质量对人体形态参数的多元回归方程系数表(续)体段名称回归方程常数项A₀回归系数1A₁变量1回归系数2A₂变量2X₂回归系数3A₃变量3复相关系数R腹部—3.62900.2772腹长0.0673腰围—0.0168体重臀部—17.97190.1841臀围98.5387髂前上棘皮脂厚0.3748臀厚右上臂—2.83410.0053体重0.0810肱二头肌围度(弯曲状态下)0.0501肩峰点-桡骨点长度右下臂—2.34100.0643肘围0.0729腕围0.0268桡骨点-桡骨茎突点长度右手—0.47150.0020体重0.0234手围0.0289第三掌骨-指尖点长度左上臂—3.10880.0782肱二头肌围度(弯曲状态下)0.041.6肩峰点-桡骨点长度0.0382腋窝处手臂围度左下臂—1.09090.035.5肘围0.0078体重0.0347前臂中间位置围度左手—0.42710.0016体重0.0422第三掌骨-指尖点长度0.0158手围右髋部—6.17720.0454臀围0.1263髋部长度0.049.5大腿上端围度右大腿—12.78130.0445身高0.1498大腿中间位置围度0.0668大腿长右小腿—4.53710.0178体重0.1273右小腿腿围0.0489小腿长右足—1.64120.0063身高0.0452踝围0.0627内踝高左髋部—5.61950.0909臀围0.0827髋部长度—0.0607左右骼前上棘点宽度左大腿—12.30420.0048体重0.1587大腿中间位置围度0.0537身高左小腿—3.74940.0239体重0.1589踝围0.049.3小腿长左足—1.79950.0621踝围0.0058身高0.0396内踝高注：回归方程为：Y=A。+A₁X₁+A₂X₂+A₃X₂,体重单位为千克(kg),人体尺寸单位为毫米(mm)。表B.4女子各体段质量对人体形态参数的多元回归方程系数表体段名称回归方程常数项A₀回归系数1A₁变量1回归系数2A₂X₂回归系数3A₃复相关系数R头部—3.42470.1222头围—0.1121头高—0.0126身高0.799颈部—1.52620.0087身高0.0217颈围0.0131颈长0.694GB/T42712—2023表B.4女子各体段质量对人体形态参数的多元回归方程系数表(续)体段名称回归方程常数项A₀回归系数1变量1回归系数2A₂变量2X₂回归系数3A₃变量3X₃复相关系数R胸部—26.7227体重胸围胸长腹部腹长第十根肋骨位置围度第十根肋骨位置宽度臀部体重身高髂前上棘皮脂厚右上臂体重肘围肩峰点-桡骨点长度右下臂肘围腕围桡骨点-桡骨茎突点长度右手腕围手宽第三掌骨-指尖点长度左上臂体重肱二头肌围度(弯曲状态下)肩峰点-桡骨点长度左下臂肘围桡骨点-桡骨茎突点长度前臂中间位置围度左手手宽腕围手长右髋部大腿上部围度髋部长度身高右大腿—13.8537大腿中部围度身高臀围右小腿右小腿腿围膝围小腿长右足足长内踝高踝围左髋部大腿上部围度髋部长度身高左大腿—14.2142大腿中部围度身高左右股骨转子点宽度左小腿左小腿围度膝围小腿长注：回归方程为：Y=A₀+A₁X₁+A₂X₂+A₃X₃,体重单位为千克(kg),人体尺寸单位为毫米(mm)。GB/T42712—2023(资料性)C.1通则假人体段坐标系用于提供各体段质心的固定参考。不同工况下不同假人坐姿所对应的整体坐标系不同，应通过对应的人体测量标志点在整体坐标系C.2质心位置设计参考值不同体型人员各体段质心相对其体段坐标系的位置参考数值见表C.1～C.3所示。其中臀部体段体段头部0颈部0胸部0腹部50臀部0右上臂左上臂右下臂(包含手)左下臂(包含手)右大腿(包含髋部)左大腿(包含髋部)右小腿左小腿右足39左足9体段X/mmY/mmZ/mm头部0颈部049.8GB/T42712—2023表C.2中等体型人员各体段的质心位置(续)体段X/mmY/mmZ/mm胸部0腹部0—24.2臀部—81.80右上臂-172左上臂-30-172右下臂(包含手)-10-166左下臂(包含手)-10-35-166右大腿(包含髋部)6-200左大腿(包含髋部)6-66-200右小腿—11.9-57-149左小腿—11.9-149右足—76.9—0.6—6.2左足—76.9—6.2表C.3大体型人员各体段的质心位置体段X/mmY/mmZ/mm头部0颈部65.30胸部68.30207.5腹部—4.70—24.2臀部—85.60右上臂—185.6左上臂—34.2—185.6右下臂(包含手)—10.7—176.5左下臂(包含手)—10.7—36.3—176.5右大腿(包含髋部)—208.6左大腿(包含髋部)—72.8—208.6右小腿—12.9—62.7—150.6左小腿—12.962.7—150.6右足—82.1—0.6—6.2左足—82.1—6.2C.3体段坐标系建立方法C.3.1确定坐标平面选取三个人体测量标志点建立初始坐标平面，然后再选取两个标志点建立与初始坐标平面垂直的坐标平面，最后再选取一个标志点建立与已建立的两个坐标平面都垂直的坐标平面。坐标原点为三个坐标平面的交点，坐标轴为三个坐标平面两两相交的交线。C.3.2确定坐标系所有体段坐标系均符合右手法则，从原点指向头部的方向为Z轴正向，从原点指向身体前端的方向为X轴正向，从原点指向身体左侧的方向为Y轴正向。C.3.3各体段坐标系和坐标平面所需标记点建立各体段坐标系和坐标平面所对应标记点见表C.4。表C.4各体段坐标系和坐标平面建立对应参数体段坐标系名称坐标平面所需要的标记点头部坐标系左耳屏点、右耳屏点、右眶下孔点YZ平面左耳屏点、右耳屏点XZ平面鼻梁点颈部坐标系XZ平面喉结点、颈椎点、胸上点XY平面左侧锁骨点和颈椎点连线的中点、右侧锁骨点和颈椎点连线的中点YZ平面颈椎点胸部坐标系XZ平面胸上点、颈椎点、对应第十根肋骨位置的脊柱中心点YZ平面颈椎点、对应第十根肋骨位置的脊柱中心点XZ平面对应第十根肋骨位置的脊柱中心点腹部坐标系XY平面左、右两侧第十根肋骨位置点、对应第十根肋骨位置的脊柱中心点YZ平面左、右两侧第十根肋骨位置点XZ平面对应第十根肋骨位置的脊柱中心点臀部坐标系YZ平面左、右两侧髂前上棘点、耻骨联合点XY平面左、右两侧髂前上棘点XZ平面对应髂后上棘点位置的脊柱中心点左(右)上臂坐标系YZ平面肩峰点、左(右)侧肱骨外侧上髁点、左(右)侧肱骨内上髁点XZ平面肩峰点、左(右)侧肱骨外侧上骤点XY平面肩峰点左(右)前臂(包含手)坐标系YZ平面左(右)侧尺骨茎突点、左(右)侧桡骨茎突点、桡骨点XZ平面左(右)侧尺骨茎突点、桡骨点XY平面桡骨点GB/T42712—2023表C.4各体段坐标系和坐标平面建立对应参数(续)体段坐标系名称坐标平面所需要的标记点左(右)大腿(包含髋部)坐标系左(右)侧股骨大转子点、左(右)侧股骨内上髁点、左(右)侧股骨外上髁点左(右)侧股骨大转子点、左(右)侧股骨外上髁点左(右)侧股骨大转子点左(右)小腿坐标系YZ平面左(右)侧胫骨点、左(右)侧内踝点、左(右)侧外踝点左(右)侧胫骨点、左(右)侧内踝点左(右)侧胫骨点左(右)足部坐标系左(右)侧第1跖趾关节点、左(右)侧第5跖趾关节点、左(右)侧跟骨后端点左(右)侧第二趾尖点、左(右)侧跟骨后端点左(右)侧第1跖趾关节点(资料性)人体体段转动惯量计算方法根据体重、身高计算男子各体段转动惯量的二元回归方程系数，见表D.1。根据体重、身高计算女子各体段转动惯量的二元回归方程系数，见表D.2。表D.1男子各体段质量对体重(X₁)、身高(X₂)的二元回归方程系数表体段名称转动惯量回归方程常数项体重的回归系数A₁身高的回归系数A₂复相关系数R头部I3582.5872009.222I8124.774颈部I—1.3762282.09245.289—2.1513669.11964.302—3.498胸部I—462112.321—328871.2367826.473—65477.7537744.867—138.809腹部I473.827—20.582—17.81029410.410—37.452臀部I38389.2613036.721—99.64247743.6962937.384—105.146I74891.5883738.062—142.288右上臂I—21766.259233.709—19188.138278.57183.529—3.275右下臂I—16108.365—15790.921919.387—1.376右手I—1828.019—1672.300I—232.948左上臂I—13544.779267.249—11160.845—0.145I3095.66487.160—4.186体段名称转动惯量回归方程常数项A₀体重的回归系数A₁身高的回归系数A₂复相关系数R左下臂I—15312.33292.074—14924.635I623.164—1.017左手I—2311.646—2115.715I—293.4134.059右髋部I5994.428—11.638451.396—18.644I—21.909右大腿I—228575.084236.700—234122.028239.477I—25153.302右小腿I—184829.773—186289.959I—6473.986右足I—1603.695—13309.506I—13407.956左髋部I9596.782—14.293438.151—17.481I—20.989左大腿I—199345.296261.267—205675.870290.748—24709.985左小腿I—213225.640288.825—216519.174291.816I—7974.095左足I—1533.346—12278.684I—12126.454注：回归方程为：Y=A₀+A₁X₁+A₂X₂+A₃X₃,体重单位为千克(kg),身高单位为毫米(mm)。体段名称转动惯量回