森林消防背负系统人体工程设计研究OA

针对森林消防救援中背负负载大、任务持续时间长且肩部疲劳集中的问题,本研究旨在探索一种能够改善人体负载分配、降低局部疲劳风险的背负系统结构设计路径。基于一线森林消防员问卷调研结果,分析识别出现有背负方式中“肩部过载、腰部承载不足”的典型工效失衡特征,并将疲劳感受与不适反馈转译为负载分配、传力连续性与结构稳定性等人体工程学约束。在此基础上,以“腰主肩辅”为设计目标,引入拓扑优化方法构建H型背板结构与支撑模块,引导负载经背板向骨盆区域传递,并形成完整的背负系统结构方案。通过静力学有限元仿真对方案进行验证,结果表明,在30 kg设计载荷条件下,肩部承载比例显著降低,腰部承载能力得到有效激活,整体位移响应与结构稳定性均有所改善。研究表明,将人体工程学约束前置于结构生成过程,有助于实现高负载背负装备的有效减负与体验优化设计,为森林消防救援装备的工程化设计提供了可验证的设计方法参考。