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第1章 绪论1

1.1基本概念1

1.1.1虚拟人1

1.1.2工效学设计3

1.1.3工效学评价4

1.1.4工效虚拟人5

1.2国内外研究概况5

1.2.1人体几何形状建模8

1.2.2动作（运动）或行为控制9

1.2.3人体动作的心理认知机制10

1.2.4基于工效虚拟人的产品（系统）工效学设计分析与评估方法11

1.2.5小结13

1.3工效学三定律13

1.4主要研究内容14

1.5工效虚拟人的应用16

参考文献19

第2章 人体尺寸建模21

2.1基本测量项目21

2.1.1人体测量的定义及分类21

2.1.2基本测试指标22

2.2测量基准面23

2.2.1方位述语23

2.2.2轴和面24

2.3基本测量方法24

2.4测量数据的分析与建模26

2.5人体尺寸的经验公式29

2.5.1人体尺寸差异分析29

2.5.2常用的人体尺寸经验公式31

2.5.3人体尺寸相关性的新思考33

2.6 Hanavan人体尺寸模型37

2.6.1概述37

2.6.2模型内涵38

参考文献49

第3章 人体着装仿真建模50

3.1服装的基本功能50

3.2人体热平衡方程53

3.2.1人体产热量54

3.2.2通过皮肤表面的不显汗蒸发所散失的热量55

3.2.3汗液通过皮肤表面蒸发所散失的热量55

3.2.4通过呼吸产生的蒸发散热量56

3.2.5通过呼吸产生的对流散热量57

3.2.6通过服装的干热传热量57

3.2.7通过服装外表面的辐射热交换量57

3.2.8通过服装外表面的对流热交换量57

3.2.9热平衡方程式的求解58

3.3暖体假人仿真模型58

3.3.1设计原理59

3.3.2结构及特点60

3.3.3主要技术指标60

3.3.4仿真模型的调控品质61

3.3.5试验模式62

3.4出汗假人仿真模型63

3.4.1设计原理63

3.4.2系统构成64

3.4.3主要技术指标65

3.4.4出汗模拟65

3.4.5仿真模型的调控品质66

3.4.6试验模式67

3.5燃烧假人仿真模型69

3.5.1人体皮肤烧伤程度及特点69

3.5.2仿真模型设计原理70

3.5.3构成及特点71

3.5.4主要技术指标71

3.5.5试验过程方法72

参考文献73

第4章 虚拟人的运动建模75

4.1运动建模流程75

4.2虚拟人运动模型76

4.2.1几何外观模型76

4.2.2运动、动力学模型76

4.3运动学计算基本理论76

4.3.1欧拉角描述77

4.3.2欧拉变换方程77

4.3.3刚体运动基本公式77

4.4动力学计算基本理论78

4.4.1广义速率、偏速度及偏角速度79

4.4.2广义主动力和广义惯性力80

4.4.3 Kane方程80

4.5运动建模实例80

4.5.1航天员模型80

4.5.2建模实例及模型描述83

4.5.3计算过程84

4.5.4结果及讨论89

4.5.5建模验证95

参考文献101

第5章 工效虚拟人的视觉建模102

5.1虚拟人的视觉特性表达方法102

5.1.1人眼的视觉特性指标102

5.1.2数据采集方法及设备105

5.2人体视觉特性影响的因素分析111

5.2.1头盔面窗对人体视觉特性的影响111

5.2.2光学环境对人眼视觉特性的影响111

5.2.3特因环境对人视觉特性的影响112

5.2.4失重环境对人视觉特性的影响113

5.3基于虚拟人视觉特性的图像生成技术114

5.3.1基于立体视觉的图像生成114

5.3.2观察运动物体时的视觉现象114

5.3.3基于视敏度的人眼成像研究115

5.3.4基于人眼对比度敏感视觉特性的图像生成115

5.4基于虚拟人视觉特性的光学照明环境建模116

5.4.1光学照明环境特性及设备116

5.4.2光照模型仿真技术117

5.4.3基于虚拟人眼特性的光照环境建模119

参考文献120

第6章 操作疲劳建模121

6.1疲劳定义及其产生机制121

6.2工效虚拟人疲劳评价的特点123

6.3 NIOSH方程124

6.3.1术语定义125

6.3.2提举任务限制126

6.3.3提举方程及其参数说明127

6.3.4提举指数129

6.4基于力变化的疲劳模型130

6.5蹬踏动作的力-疲劳分析131

6.5.1试验方案132

6.5.2数据处理与分析134

参考文献140

第7章 工效虚拟人应用分析142

7.1应用研究现状142

7.1.1人机工程仿真发展概况142

7.1.2人体建模方法144

7.1.3人体建模商业软件153

7.2 Jack软件157

7.2.1 Jack软件概述157

7.2.2虚拟人模型158

7.2.3工效分析功能162

7.2.4连接外部设备的动作驱动功能164

7.2.5二次开发功能164

7.3基于Jack软件的人机工效分析165

7.3.1人机工效分析评价的一般概念165

7.3.2人体模型本土化改造167

7.3.3几何建模174

7.3.4基于Jack软件的人机工效分析应用实例179

7.4特种车辆人机界面适配性虚拟分析与评价软件开发182

7.4.1需求分析182

7.4.2人机界面适配性综合评价模型184

7.4.3虚拟乘员人体模型建立185

7.4.4三维几何模型建立186

7.4.5人机交互模型建立187

7.4.6综合评价软件系统实现188

7.4.7综合评价软件在新型号设计中的应用195

参考文献195