消防科学与技术 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (10): 1459-1465.
李艳志1,2,3, 白小龙4, 王建敏4
Li Yanzhi1,2,3, Bai Xiaolong4, Wang Jianmin4
摘要: 针对当前消防工作场景中,消防员需要长时间托举水枪导致身体容易疲劳这一问题,研制了消防水枪外骨骼。在初步完成外骨骼的受力结构设计后,为验证受力结构在工作时的可靠性,使用ABAQUS仿真软件对其进行应力应变分析。有限元计算结果显示,由于开启水枪的瞬间会产生较大冲击载荷,此时外骨骼在水枪冲击作用下会产生工作状态时最大应力,在工作状态下,外骨骼危险部件的最大应力为1.639×10-2 MPa,最大形变为4.835×10-3 mm,均在合理安全的数值范围内。在验证外骨骼具有较高可靠性后,对其进行总体设计,详细阐述受力结构,以及非受力的功能性部分的设计完善。在实物测试中,对比不穿戴外骨骼进行灭火作业时,消防员在穿戴外骨骼进行灭火作业时明显感受到托举水枪的小臂受到的负载减轻,身体左右两侧肌肉发力更为均衡。利用生物力学分析,分析穿戴外骨骼前后进行消防作业时人体多个关节和肌肉部分的受力情况,结果表明,穿戴外骨骼后,关节受力情况均有所改善,肌肉激活度有所下降。